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三极管应用电路

2015-07-26 21:30阅读：

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三极管是一种流控型非线性器件。通过流过基极的电流IB控制流过集电极电流IC或发射极的电流IE，起到电流放大作用。在数字电路中主要是利用集电极或发射极的饱和或截止，作为开关来使用。常见的集中应用电路分析如下：
1、三极管逻辑开关

三极管应用电路
上图电路中，未接入三极管开关之前模块通过100K欧姆的弱上拉电阻保持高电平；接入三极管开关，三极管的集电极被上拉至3V，基极与发射极之间没有电压而截止，导致集电极与发射极之间处于高阻态；Turn on脉冲施加 高电平3V时，加在基极上的电压为两个电阻分压值，远大于
基极饱和电压VBE（比如S8050约1.2V），基极处于饱和状态，流过基极的饱和电流为（3-1.2）/4.7K=0.38mA。基极饱会导致集电极饱和，即集电极电流不再随着基极电流的变化而线性变化，而是保持基本恒定不再变化，这时集电结由反向偏置变成了正向偏置，三极管进入了非线性的开或关状态。也可以这样理解：如果三极管是工作在线性区，根据电流放大倍数求得基极饱和时Ic=Ib*hfe=0.45*50=22.5mA，而实际上3V高电平经过100K欧姆弱上拉后能够提供的电流小于30μA，远小于线性区的22.5mA，所以三极管基极与集电极电流不再保持线性变化，三极管工作在饱和区。集电极与发射极之间的饱和电压VCE为0.2V左右。这样power on logic被置于低电平而关断。三极管起到了开关的作用。47k电阻与4.7k串联，是为了增强抗干扰能力，如果干扰电压接近Vbe饱和电压（比如0.7V），则由于串联分压作用，加到基极电压会小于0.7V，不会导致误动作。有时候在基极串一个二极管，利用二极管前向压降起到分压作用增强抗干扰能力。
有时为了增强负载驱动能力，使用两个三极管实现。

三极管应用电路
上图左侧部分当输入为高电平时，先用小电流驱动第一个三极管导通，再用它的射极输出电流驱动第二个三极管，得到更大的集电极电流来驱动负载。
2、三极管电源开关
三极管应用电路
上图通过J1开关来控制VCC向负载R4的供电，实际使用中J1开关可以使用一个OD门进行电子控制。当J1开关导通或者OD门输出低电平时，三极管Q1的Veb正向偏置，三极管处于饱和态而导通；当J1开关断开或者OD门输出高阻时，基极Vb电压等于上拉供电电压Vcc，Veb截止，Vcb处于高阻态，截断了流向负载的电流，三极管截止。为了提供更大的电流，常用的电路中大多采用PMOS管替代Q1，使用三极管开关替代J1。如下图所示：
三极管应用电路

MOS管属于压控型器件，比如P沟道增强型PMOS(相当于晶体管的PNP，栅极加负向电压导通)，Is=-2.5A。电流从S流向D，Vgs＜-1V的情况下SD之间才导通。设计中由NPN三极管Q2的导通控制Vgs电压。如果NPN截止处于高阻态，probe1处电压为16V，VGS=0V，PMOS截止；如果NPN导通，probe1处电压为接近0V，VGS≈-8.2V，PMOS导通；VGS越小提供的电流会越大。
3、三极管电平变换
如下图所示电路，将一个15VDC电源通过R1、R2电阻分压后给负载R3供电（9VDC）。如果直接从probe2处取电，则分压电阻R2会和负载R3形成并联，将输出电压下拉至0.69V左右。通过在分压点和负载之间插入NPN三极管2N2222A进行隔离后，负载电压不会被大幅拉低，在R3=500欧姆时，负载为7.8V/15mA，满足一般应用场合。
三极管应用电路
如果想获得精确的输出电压，可以将R2换为一个9V的稳压齐纳二极管如2CW57（8.5V～9.5V）或1N9999，将基极钳位在9V。图中R1起到限流保护作用。齐纳二极管需要一个足够高的电流IZ确保其工作稳定。
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