在当今这个数字的世界里,晶体管常被用作开关(例如用来放大微控制器的输出能力)。由于这是一种相当普遍的应用,因此我们将讨论一下这种应用的一些设计准则。

一、饱和

当将晶体管用作开关时,你永远应该考虑其需不需要工作在饱和状态。所谓饱和,就是你给基极输送足够大的驱动电流,以使集电极流过尽可能大的电流。许多时候,当我看到开关电源工程师对着无法正确工作的晶体管挠头时,找到的问题往往都是基极没有得到足够的电流。

二、晶体管的类型要用对

作为开关使用时,要用NPN型的晶体管来控制接地的引线,用PNP型的来控制接Vcc的引线。一开始 你可能会觉得这有点奇怪,难道他们不都可以像开关一样工作吗?是的,它们都能像开关一样工作,但是它们基极上的二极管压降存在着重大的差别,尤其是当你的开关电源只有0-5V的范围时。请考虑以下的两个设计(如图3-4所示)。

图3-4 在接地开关电路中,不同晶体管产生的影响

图3-4 在接地开关电路中,不同晶体管产生的影响

先让我们对图中左边的这个不够周到的电路做一点点直觉信号分析(ISA).当我们降低输入电压时,电流将流过基极。但发射极-基极结是个二极管,是不是?这意味着不管基极的电压是多少 ,发射极的电压总得比它高0.7V。即使你将输入电压拉低到0V,由于基极有电流流过,基极的电压将比0V稍高。发射极的电压则将比基极的电压再高0.7V。因此,在基极这一点上的任何电压变化,都将反应到输出上。现在再来看右边这个比较周到的设计。当我们把输入信号拉高时,如同前一个设计一样,电流将流过基极,但你看到了这里的差别没有?在第二个设计中,输入电压可以做较大的范围的变化,但只要晶体管还处于饱和状态,从集电极到发射极的输出???? 的压降就将保持不变。

在相反的配置中(如图3-5所示),则是PNP晶体管工作得更好。在开关的应用中,控制Vcc引线的负载时,用PNP更为可靠。对于图中的两种情况,断开晶体管都不难,只要基极相对发射极的正向偏压小于0.7V,电流就将停止流动。

图3-5 在接Vcc的开关电路中,不同晶体管产生的影响比较

图3-5 在接Vcc的开关电路中,不同晶体管产生的影响比较

日期:2013-08-30, 固定链接: http://www.szeya.com.cn/switching-power-supply-electrical-devices-transistor-as-a-switch.html