三極管開關(guān)電路設計_第1頁
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第第頁三極管開關(guān)電路設計[任務]GPIO通常無法提供比較大的拉（電流）和灌電流，試用三極管設計開關(guān)電路，以驅(qū)動大功率負載。

[構(gòu)思]以NPN三極管（PNP管設計為NPN情形的對偶類推，即VCC與GND對偶互換；NPN管C極接收灌電流，而PNP管C極輸出電流）代替受控開關(guān)SW?？刂颇Ｐ腿鐖D1，控制波形如圖2（類似于非門）。三極管代替開關(guān)SW后，基極電流必須限制（否則會燒毀三極管），所以在基極串聯(lián)電阻R1；當輸入控制（信號）vi浮空（高阻態(tài)）時，有可能使三極管誤導通，所以在基極接下拉電阻R2,使三極管在控制信號vi為低電平或高阻態(tài)時，基極電平“鉗制”在低電平而不至于因外界干擾而誤導通。須知：負載的誤動作有時是極其危險，甚至是致命的。構(gòu)造的三極管（開關(guān)電路）如圖3。

[分析]如圖3：當輸入信號vi為高電平時，開關(guān)閉合，負載RL通電，輸出信號vo為低電平；當輸入vi為低電平時，開關(guān)斷開，負載RL斷電，輸出信號vo為高電平。一般而言，VCC為負載RL的額定電壓，為了使負載工作正常，負載的工作電壓越接近VCC越好。因此，當三極管導通時，集電極與發(fā)射極之間的壓降（UCE）越小越好，這意味著三極管工作在飽和狀態(tài)，接下來的元件參數(shù)計算正是基于這種狀態(tài)。

[計算]假定輸入信號為TTL電平（0V,5V），負載RL額定電流IC=5mA，選用2SC2458三極管：hFE(min)=70，BV=50V，ICM=0.15A，PCM=0.2W，f=80MHz。見圖4。

下面計算R1，R2的取值：

使基極電流達到集電極電流的1/hFE（IB=IC/hFE），（晶體管）將處于導通狀態(tài)?？紤]到hFE的分散性及基極電流受溫度影響而變化等因素，應使基極電流稍大些（過驅(qū)動），通常按所使用的三極管hFE的最低值計算的基極電流的1.5~2倍，即IB=(1.5~2)*IC/hFE(min)。已知：IC=5mA,hFE(min)=70,IB=(1.5~2)IC/hFE(min)=(1.5~2)×5/70=0.1~0.14mA,可取0.2mA(一位小數(shù)且大于0.14mA)。

由于三極管導通時，基極電位為0.7V，故高電平（5V）在R1上產(chǎn)生的壓降為4.3V。前面已算出IB=0.4mA,故R1=4.3/0.2=22kΩ。

R2下拉確保輸入信號為低電平或高阻態(tài)時三極管可靠截止，如果R2過大，將很容易受到外界噪聲的干擾，過小則會過度分基極電流。這里不妨使R2=R1=22kΩ。最終設計完成的原理圖如圖5。

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