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探究晶体管驱动负载的技巧

在电子制作时,经常涉及到需要控制蜂鸣器、继电器、电机等元件,发现晶体管负载的不同接法,效果差别很大,有的接法甚至会导致电路工作不可靠,下面将介绍常见的负载驱动电路、驱动电路及元器件的选择和使用进行讨论

在电子制造时,常常涉及到需求操控蜂鸣器、继电器电机等元件,发现晶体管负载的不同接法,作用不同很大,有的接法甚至会导致电路作业不可靠,下面将介绍常见的负载驱动电路驱动电路元器件的挑选和运用进行评论。

晶体管(又称三极管)可分为NPN 型和PNP 型,现在常用的NPN 型三极管有8050、9013、2N5551 等,PNP 型三极管有8550、9012、2N5401 等。   

1、常见负载的驱动电路   


图1 是NPN 型、PNP 型晶体管驱动各种负载的典型电路。要求使负载上得到最大的功率,晶体管上耗费最小的功率。

图1 NPN 型、PNP 型晶体管驱动各种负载的典型电路   

2、驱动电路及元件挑选   

运用晶体管驱动负载首要运用晶体管的开关特性,也便是经过操控晶体管在饱满区和截止区之间切换来操控负载的接通和封闭。那么有的电子爱好者会问:什么时候挑选NPN 型晶体管驱动电路?什么时候挑选PNP 型晶体管驱动负载?关于相同类型的晶体管,该怎么挑选晶体管的具体类型?基极电阻应该怎么选取?下面临这些问题作一下扼要阐明。

2.1.负载驱动电路的挑选   

选用NPN 型、仍是PNP 型晶体管驱动负载,要看设计者的要求。如图1(a)、(c)、(e)是运用NPN 型晶体管驱动负载的电路,高电平“1”能够操控晶体管导通(负载通电)、低电平“0”使晶体管截止(负载断电)。而图1(b)、(d)、(f)是运用PNP 型晶体管驱动负载的电路,导通条件刚好相反。   

2.2.晶体管类型的挑选   

NPN 型晶体管8050、9013、2N5551 的集电极最大电流分别为1500mA、500mA、600mA,PNP 型晶体管8550、9012、2N5401 的集电极最大电流分别为1500mA、500mA、500mA。驱动蜂鸣器、继电器电机等负载,首要看晶体管集电极电流是否能满意负载要求。   

2.3.基极电阻的挑选  

 

如图2 所示是NPN 型晶体管2N5551 的特性曲线,最下方选中的曲线对应Ib=1mA,最上方的曲线对应Ib=5mA。

图2 NPN 型晶体管2N5551 的特性曲线   

由图2 中能够看出,基极电流Ib 越大,对应的集电极电流Ic 越大。咱们假如期望负载上得到大的电流,那么基极电流就需求尽可能的大。图1 所示的各种驱动电路中,咱们常常取基极电阻约1k,对应的基极电流约为4~5mA,集电极电流能满意负载要求。  

3、Multisim仿真   

初学者运用晶体管驱动负载时,有时会过错地把负载接在晶体管发射极一端,如图3(b)所示,这样做负载上得到的功率会比较小。咱们能够经过仿真来剖析。


图3   

为了阐明晶体管负载的不同接法对驱动电路的影响,咱们凭借Multisim 10 仿真软件剖析负载电阻为100、1k、10k 状况下图3(a)、(b)中电路的各个参数,得到的仿真成果如表1 和表2 所示。


从表1 和表2 中能够看出,如图3(a)所示负载接晶体管集电极的驱动电路,负载上得到的电压Ur 挨近电源电压、得到的功率Pr 较大。如图3(b)所示负载接晶体管发射极的驱动电路,因为晶体管导通需求满意Ube>0.7V 条件,所以负载上得到的电压要比偏置电压低0.7V,最大约为4.3V,成果导致负载上得到的功率较小。

相同,关于PNP 型晶体管,负载接晶体管集电极一端时负载上得到的功率也较大。  

4、硬件试验  

咱们制造了晶体管的测验电路板,分别对NPN 型晶体管2N5551、PNP 型晶体管2N5401 驱动电路中相同负载的不同接法做了什物测验。图4(a)是晶体管测验电路板的原理图,将图4(a)左面J1 的1、2 引脚短接,能够测验NPN 型晶体管负载驱动电路;将J1的2、3引脚短接,能够测验PNP型晶体管负载驱动电路。


图4(a)是晶体管测验电路板的原理图,图4(b)是晶体管测验电路的什物衔接图,左边的电流表显现电路的基极电流Ib,中心的电流表显现集电极电流Ic 或发射极电流Ie,右侧电压表显现晶体管集电极和发射极之间电压Uce。试验测得的数据如表3 所示。


表3 (测验条件Vcc=5.04V)

从表3 能够看出,在负载相同状况下,不管选用NPN 型晶体管或PNP 型晶体管,负载接在晶体管集电极端时负载上得到的电压较大、得到的功率也较多,晶体管压降小。  

5、定论   

经过Multsim 软件仿真和硬件什物测验,咱们得出如下定论:在运用晶体管作开关驱动负载时,为了使负载上得到较大的功率,应该将负载接在三极管的集电极运用,经过基极的电流要0.1 倍的负载电流或更大。

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