文档介绍：------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————三级管开关电源三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。严格说起来, 三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同, 但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1 所示, 即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上, 图1 基本的三极管开关输入电压 Vin 则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作, 当三极管呈开启状态时, 负载电流便被阻断, 反之, 当三极管呈闭合状态时, 电流便可以流通。详细的说,当 Vin 为低电压时, 由于基极没有电流, 因此集电极亦无电流, 致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off) 区。同理,当 Vin 为高电压时, 由于有基极电流流动, 因此使集电极流过更大的放大电流, 因此负载回路便被导通, 而相当于开关的闭合, 此时三极管乃胜作于饱和区(saturation) 。 838 电子一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言, 其基射极接面之正向偏压值约为 伏特, 因此欲使三极管截止, Vin 必须低于 伏特,以使三极管的基极电------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————流为零。通常在设计时, 为了可以更确定三极管必处于截止状态起见, 往往使 Vin 值低于 伏特。(838 电子资源) 当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上, 则三极管的集电极与射极必须短路, 就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使 Vin 达到够高的准位, 以驱动三极管使其进入饱和工作区工作, 三极管呈饱和状态时, 集电极电流相当大, 几乎使得整个电源电压 Vcc 均跨在负载电阻上,如此则 VcE 便接近于 0 ,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下, 根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为﹕因此,基极电流最少应为: (式 1) 上式表出了 IC和 IB 之间的基本关系,式中的β值代表三极管的直流电流增益,对某些三极管而言,其交流β值和直流β值之间,有着甚大的差异。欲使开关闭合, 则其 Vin 值必须够高, 以送出超过或等于(式 1) 式所要求的最低基极电流值。由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路,故 Vin 可由下式来求解﹕(式 2) 一旦基极电压超过或等于(式 2) 式所求得的数值,三极管便导通, 使全部的供应电压均跨在负载电阻上, 而完成了开关的闭合动作。总而言之, 三极管接成图 1 的电路之后, 它的作用就和一只与负载相串联的机械式开关一样, 而其启闭开关的方式, 则可以直接利用输入电压方便的控制,而不须采用机械式开关所常用的机械引动------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————(mechanical actuator) ﹑螺管柱塞(solenoid plunger) 或电驿电枢(relay armature) 等控制方式。为了避免混淆起见,本文所介绍的三极管开关均采用 NPN 三极管,当然 NPN 三极管亦可以被当作开关来使用,只是比较不常见罢了。例题 1 试解释出在图 2 的开关电路中, 欲使开关闭合( 三极管饱和) 所须的输入电压为何﹖并解释出此时之负载电流与基极电流值﹖解﹕由 2 式可知, 在饱和状态下, 所有的供电电压完全跨降于负载电阻上,因此由方程式(1) 可知因此输入电压可由下式求得﹕图2 用三极管做为灯泡开关由例题 1-1 得知, 欲利用三极管开关来控制大到 A 的负载电流之启闭动作, 只须要利用甚小的控制电压和电流即可。此外, 三极管虽然流过大电流,却不须要装上散热片,因为当负载电流流过时,三极管呈饱和状态,其 VCE 趋近于零, 所以其电流和电压相乘的功率之非常小,根本不须要散热片。二、三极管开关与机