基本晶體管開關電路
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2023-06-28 16:13:38 | 23459 次閱讀

假設我們希望通過合適的輸出接口晶體管開關電路使用 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)并且完全導通時的 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,則全亮時的電流為:



然后,當邏輯門的輸出信號為低電平(0v)時,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。當邏輯門的輸出信號為高電平(+5V)時,基極電流為 4.27mA,晶體管導通,在白熾燈上施加 11.7V 電壓。當導通 4.27mA 時,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,當在輸出接口電路中使用晶體管作為開關時,一個好的經驗法則是選擇基極電阻R B值,使基極驅動電流I B約為所需負載的 5% 甚至 10%電流I C有助于將晶體管很好地驅動到其飽和區(qū),從而最大限度地減少V CE和功率損耗。
此外,為了更快地計算電阻值并稍微減少數(shù)學計算,如果您愿意在計算中,您可以忽略集電極發(fā)射極結上的 0.1 至 0.5 伏壓降以及基極發(fā)射極結上的 0.7 伏壓降。無論如何,所得的近似值將足夠接近實際計算值。
單功率晶體管開關電路對于控制低功率設備(例如白熾燈)或用于開關繼電器(可用于開關高功率設備(例如電機和螺線管))非常有用。
但繼電器是大型、笨重的機電設備,例如當用于 8 端口微控制器的輸出接口時,它們可能很昂貴或占用電路板上的大量空間。
克服這個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備的一種方法是使用由兩個晶體管形成的達林頓對配置。
功率晶體管用作輸出接口器件時的主要缺點之一是它們的電流增益 ( β ),特別是在切換高電流時,可能太低。少至 10。為了克服這個問題并降低所需的基極電流值,可以在達林頓配置中使用兩個晶體管。
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