三极管开关电路(三极管开关电路的工作原理)

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三极管开关电路的工作原理

     开关三极管的外形与普通三极管外形相同,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。[1]

     2电路图编辑

     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,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,此时三极管乃工作于截止(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,此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。[1]

     3工作原理编辑

     截止状态

     当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,即为三极管的截止状态。开关三极管处于截止状态的特征是发射结,集电结均处于反向偏置。

     导通状态

     当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并且当基极的电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不再怎么变化,此时三极管失去电流放大作用,集电极和发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态,即为三极管的导通状态。开关三极管处于饱和导通状态的特征是发射结,集电结均处于正向偏置。而处于放大状态的三极管的特征是发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置。这也是可以使用电压表测试发射结,集电结的电压值判定三极管工作状况的原理。开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。[1]

     工作模式

     三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装,常见三极管的外观,有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是表示电流的方向。

     图1

     [1]

     双极面结型晶体管两个类型:NPN和PNP

     NPN类型包含两个n型区域和一个分隔它们的p型区域;PNP类型则包含两个p型区域和一个分隔它们的n型区域,图2和图3分别是它们的电路符号。以下的说明将集中在NPN

     三极管。

     三极管开关电路的工作原理==图2:

     NPN

     三极管的电路符号

     三极管开关电路的工作原理==图2:NPN

     三极管的电路符号

     三极管开关电路的工作原理==图3:

     PNP

     三极管的电路符号

     三极管开关电路的工作原理==图3:PNP

     本极管的电路符号

     三极管工作于三种不同模式:截止模式、线性放大模式及饱和模式,见图4。

     图4

     三种工作模式

     图4

     三种工作模式

     4特点应用编辑

     开关三极管具有寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点。开关三极管可以用很小的电流,控制大电流的通断,有较广泛的应用。小功率开关管可以用在电源电路、驱动电路、开关电路等;大功率管可用于彩色电视机、通信设备的开关电源;也可用于低频功率放大电路、电流调整等;高反压大功率开关管可用于彩色电视机行输出管。

     [1]


三极管开关电路(三极管开关电路的工作原理)

三极管开关电路工作原理

     1.电路原理

     三极管开关电路常用于驱动继电器、电磁阀、水泵、LED等电气件。本文以继电器驱动电路为例进行设计,电路原理如图1所示。

     开关作用的三极管工作于饱和区与截止区。设计要确保开通时的三极管具有足够大的基极输入电流或具有足够大的放大倍数,使得集电极电流Ic<β*Ib,三极管即可工作于饱和区。如果三极管工作在线性放大区的话,将会极大地增加三极管的耗散功率,进而使三极管发热量增大而发烫,甚至损坏。

     继电器一般用于控制大电流的负载,比如加热管、电机等。图1电路的工作原理如下:主控输出高电平给NPN三极管Q1的基极时,三极管饱和导通,继电器线圈通过电流,继而产生磁场吸合内部的弹片,输出回路导通;主控输出低电平时,三极管截止,继电器线圈断开没有电流,输出回路断开。

     下面介绍各元器件在电路中的作用。

     由于继电器、电机等负载为感性负载,在截断电流时由于电感的自感效应会产生非常大的反电动势(楞次定律),这个电压与电源电压叠加后,再加载在三极管的集电极和发射极之间,一般会超过三极管的集电极=基极电压、集电极=发射极电压的最大额定值VCBO、VCEO,从而使三极管被击穿损坏。

     因此实际应用中会给负载并联一个二极管D1,注意方向不能反,否则会导致电源短路。当三极管截止负载产生反向电动势时,三极管集电极电位大于(12+0.7)V时,二极管就会导通,将集电极电压钳位在12.7V(0.7V为二极管的导通压降),从而防止三极管被击穿。因此,这个二极管被称为续流二极管。

     电阻R2的作用是为三极管提供足以工作在饱和区的基极电流,同时进行限流。电阻R3的作用是确保三极管基极输入端开路时,基极电位等于发射极电位,三极管能够可靠截止。

     2.计算选型

     三极管开关电路工作原理==继电器:根据实际控制的负载功率进行选择,本设计中选用5A规格,部分参数如图2所示,从中可知继电器接通触点的动作电压≥9V,断开触点的释放电压≤0.6V,线圈电阻320R,因此设计的三极管开关电路,必须保证开通和截止时的继电器电压满足此要求。

     三极管开关电路工作原理==三极管:根据继电器的规格书可知,负载电源为12V,负载电流I=12/320=37.5mA。因此三极管的VCBO、VCEO至少应大于12V,集电极电流IC应大于37.5mA,最终选择M8050,规格参数如图3和图4所示。

     三极管开关电路工作原理==二极管:反向电压应该大于负载电源电压,正向电流大于负载电流,选择1N4148,VR=75V,IF=200mA,IFRM=450mA,如图5所示。

     三极管开关电路工作原理==电阻R2和R3:为了使三极管工作在饱和区,基极电流应该大一些,保险起见,至少应大于使用hFE的最低值计算得到基极电流的1.5倍。此例中,负载电流IC=37.5mA,由图4可知三极管hFE最小值为45,可得基极电流IB=37.5/45=0.83mA,最终取为2倍大小2mA。由于三极管发射极接地,其电位为0,基极电位比发射极高0.6V,因此,当输入信号为3.3V时,电阻R2两端的压降为(3.3=0.6)=2.7V,R2=2.7/2=1.35KR,取为1KR。该计算过程省略了流过电阻R3的电流,因此R3取值要大一点,本设计将R3取为10K,流过的电流为0.6/10K=0.06mA,相比基极电流确实可以忽略不计。但R3也不能太大,否则较小的电流通过R3时,容易引起三极管误触发。

     RCSnubber吸收电路:继电器比较特殊的一点是,其触点控制的负载如果也是感性负载的话,那么在触点断开的瞬间,同样会由于电感的自感效应而产生非常大的反向电动势,从而在继电器触点产生拉弧现象,降低继电器的寿命,而且会影响EMC性能。因此,需要在继电器触点两端并联RC吸收电路,降低该干扰影响。电阻R1选取0.5W~1W,100R左右的金属氧化膜电阻,C1选择0.1uF的交流安规X电容。如果继电器触点控制的负载不是感性负载,RC吸收电路可以取消。

     三极管开关电路工作原理==往期精华:

     —END—

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三极管开关电路原理图

      图5、简单开关三极管电路图图6、改良三极管开关电路=达林顿电路图

     简单三极管开关:电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号VIN从0调到最大(等分为约20个间隔),观察并记录对的VOUT以及LED的亮度。当三极管开关为断路时,VOUT=VCC=12V,LED不亮。当三极管开关通路时,VOUT=0.2V,LED会亮。改良三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。同样将输入信号VIN从0调到最大(等分为约20个间隔),观察并记录对应的VOUT以及LED的亮度。以上可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用,如果条件允许也可用来控制加热设备。可见开关三极管只是一个笼统的概念,不过市面上也有少数的专用开关三极管出售。

三极管开关电路怎么接

     把b极的直流静态工作点设计在三极管的截止状态,在工作信号给b极时三极管从截止状态就导通了,C极上的继电器动作,继电器上的常开触点,可带动你需要的动作。这是大了一点的负载做法,若是很小的负载,在三极管的C极电流允许的情况下可直接接在C极回路上。

三极管开关电路中的电阻

     三极管又名双极型晶体管、对电路有很大的影响、最大功能——放大电流、这个很复杂的到了大学《电工学》会学。输入输出都是曲线特征只有达到一个输入值时,三极管才会工作才会有放大功能但是超过一个输入值时,三极管会被击穿,放大功能就会失去、还有个开关功能

     阻值也会随着曲线特性变化当在处于放大功能时相当于没有阻值为零,这个真的很复杂

     呵呵希望能帮到你

三极管开关电路怎么关闭

     将IO串联一个1k电阻然后连接三极管基极即可。这里是以NPN为例,发射极接地,集电极接你要接通或者关闭的电路。IO给高电平三极管导通,反之关断

三极管开关电路设计

     三极管开关电路设计==答案如下:

     当在三极管工作在截止区时,lc约等于0,发射极与集电极之间就像一个断开的开关,不导通了。当三极管工作在饱和区时,Uce约等于OV,发射极与集电极之间如同开关接通了。

     三极管也叫双极性晶体管,是电流控制器件,在数字电路和模拟电路中广泛应用。它有三个极,分别基极b,集电极c,发射极e。三极管有两种结构形式,分别是NPN型,PNP型。

     三极管的作用是信号放大和开关。在数字电路中,常用三极管做开关电路。今天我们针对性垃讲三极管在开关电路的设计应用。

     三极管的输出特性工作在三个区:饱和区、放大区和截止区。对于开关电路,主要让三极管Ⅱ作在其中的两个区:截止区和饱和区。

     三极管开关电路设计==截止区:对于NPN型三极管,Ube<0.5V时已开始截止,但通常为了保证可靠截止,常使Ube=0或反向偏压。三极管截止时,集电结处于反向偏置,这时lb,Ic,le电流均为0。对于NPN三极管,集电极电压Uc等于电源电压VCC,而对于PNP三极管,集电极电压Uc==VCC。

     三极管开关电路设计==饱和区:在此状态下,三极管发射结Ube处于正向偏置,集电结Ubc也处于正向偏置。对于NPN三极管,Ub>Uc,Ub>Ue,集电极与发射极之间的电压约0.2V;对于PNP三极管,Ub
三极管开关电路应用

     三极管的作用是用一个小电流去控制一个大电流,具体使用主要有放大作用和开关作用,放大时微弱信号输入给三极管,由三极管控制电源电流的流通,形成大信号输出,三极管需加偏置以消除非线性。如三极管作开关使用,由一个小的电压或电流,去控制一个大电流,即控制电路的通断。具体使用,一般由基极为控制端,加电压或电流,一般串一电阻限流,由集电极与发射极之间形成一个开关,是一个电子开关。比如,使用NPN三极管,基极串接一个电阻接控制电压,发射机接地,集电极接负载下端,负载上端接正电源,这样就形成一个电子开关,当输入为高电压时,三极管导通,负载得电工作,当输入为低电压时,三极管截止,负载没有形成回路,无电,不工作。当然,作为开关工作的三极管也有许多形式,同时又有不同的三极管,如PNP型、NMOS、PMOS等,开关电路就有许多不同结构和不同应用,可参看相关书籍了解。

     三极管一般不能工作在击穿下,如果形成二次击穿,就永久损坏了,不管是放大还是开关状态,都要避免击穿!

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