基本晶體管開關(guān)電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-06-28 16:13:38 | 23319 次閱讀

假設(shè)我們希望通過合適的輸出接口晶體管開關(guān)電路使用 TTL 5.0v 數(shù)字邏輯門的輸出來控制連接到 12 伏電源的 5 瓦白熾燈的操作。如果直流電流增益(集電極(輸出)和基極(輸入)電流之間的比率),晶體管的 beta (β) 為 100(您可以從您使用的晶體管的數(shù)據(jù)表中找到此 Beta 或 h FE 值)并且完全導(dǎo)通時(shí)的 V CE飽和電壓為 0.3 伏,限制集電極電流所需的基極電阻R B的值是多少。
晶體管集電極電流I C將與流過白熾燈的電流值相同。如果燈的額定功率為5瓦,則全亮?xí)r的電流為:



然后,當(dāng)邏輯門的輸出信號為低電平(0v)時(shí),沒有基極電流流過,晶體管完全截止,即沒有電流流過1kΩ電阻。當(dāng)邏輯門的輸出信號為高電平(+5V)時(shí),基極電流為 4.27mA,晶體管導(dǎo)通,在白熾燈上施加 11.7V 電壓。當(dāng)導(dǎo)通 4.27mA 時(shí),基極電阻R B的功耗將小于 18mW,因此 1/4W 的電阻即可工作。
請注意,當(dāng)在輸出接口電路中使用晶體管作為開關(guān)時(shí),一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是選擇基極電阻R B值,使基極驅(qū)動(dòng)電流I B約為所需負(fù)載的 5% 甚至 10%電流I C有助于將晶體管很好地驅(qū)動(dòng)到其飽和區(qū),從而最大限度地減少V CE和功率損耗。
此外,為了更快地計(jì)算電阻值并稍微減少數(shù)學(xué)計(jì)算,如果您愿意在計(jì)算中,您可以忽略集電極發(fā)射極結(jié)上的 0.1 至 0.5 伏壓降以及基極發(fā)射極結(jié)上的 0.7 伏壓降。無論如何,所得的近似值將足夠接近實(shí)際計(jì)算值。
單功率晶體管開關(guān)電路對于控制低功率設(shè)備(例如白熾燈)或用于開關(guān)繼電器(可用于開關(guān)高功率設(shè)備(例如電機(jī)和螺線管))非常有用。
但繼電器是大型、笨重的機(jī)電設(shè)備,例如當(dāng)用于 8 端口微控制器的輸出接口時(shí),它們可能很昂貴或占用電路板上的大量空間。
克服這個(gè)問題并直接從微控制器、PIC 或數(shù)字電路的輸出引腳切換大電流設(shè)備的一種方法是使用由兩個(gè)晶體管形成的達(dá)林頓對配置。
功率晶體管用作輸出接口器件時(shí)的主要缺點(diǎn)之一是它們的電流增益 ( β ),特別是在切換高電流時(shí),可能太低。少至 10。為了克服這個(gè)問題并降低所需的基極電流值,可以在達(dá)林頓配置中使用兩個(gè)晶體管。
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