《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一個(gè)實(shí)用的三極管開關(guān)電路分析
摘要: 三極管開關(guān)電路作為功率管的控制應(yīng)用廣泛,。這里對(duì)一個(gè)實(shí)用開關(guān)電路中的各元器件作用作具體分析。
Abstract:
Key words :

  三極管開關(guān)電路作為功率管的控制應(yīng)用廣泛,。這里對(duì)一個(gè)實(shí)用開關(guān)電路中的各元器件作用作具體分析,。

  三極管開關(guān)控制電路:

  

  上圖是一個(gè)小功率三極管控制大功率三極管(達(dá)林頓管)開關(guān)電路。

  控制信號(hào)通過控制小功率三極管的開關(guān)來控制大功率管Q1的開關(guān),。

  原理分析

  三極管開關(guān)電路的基本原理就是控制三極管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)工作,。電路設(shè)計(jì)原則等不作贅述,一般的三極管電路參考書籍有介紹,。在這里也只討論圖中這些阻容元器件的作用,,不討論其取值計(jì)算(因?yàn)槿≈涤?jì)算需要選定三極管,而且頗為簡單),。

  圖中R1作用是Q2的基極限流,;R3作用是泄放掉關(guān)斷狀態(tài)時(shí)基極電荷,讓Q2在低電平時(shí)保持截止?fàn)顟B(tài),;R4作用是Q2的集電極限流以及Q1的基極限流,;電容C2是加速電容,加速Q(mào)2的開關(guān)速度,,降低Q2管耗,,從而延長Q2壽命;R5和C1是作為輸出反饋給Q2的基極,,作用同樣為加速Q(mào)2的開關(guān)速度,,延長Q2的壽命以及電路整體的性能,此為正反饋,。

  下面主要解釋下C2的作用,,其余的元器件作用,相信有一定三極管電路基礎(chǔ)的都能理解,。

  讓我們來看看C2是如何“加速”的——

  先來看看電路在沒有C2的情況下是如何工作的:控制端由低電平拉升到高電平的過程中,,集電極電流增長使得三極管從截止區(qū)—》放大區(qū)—》飽和區(qū)變化,從而使三極管從關(guān)斷狀態(tài)(截止)變?yōu)殚_通狀態(tài)(飽和),,注意,,開通過程中,集電極電流增長全部靠Vcc提供,;反過來,,控制端從高電平變?yōu)榈碗娖竭^程中,,通過R3對(duì)基極電荷的泄放,加速控制三極管從飽和區(qū)—》放大區(qū)—》截止區(qū)變化,,并最終變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài),。

  再來看看加上C2后的電路工作情況。來看由Vcc,、R4,、C2、R3,、GND構(gòu)成的回路:當(dāng)電路沒有控制激勵(lì)的情況下(Control端低電平),,Vcc給電容C2充電,C2和R4連接端的電位為Vcc,;當(dāng)控制激勵(lì)從低電平向高電平轉(zhuǎn)換的過程中,,由于基極端電位上升,導(dǎo)致C2向三極管集電極放電,,這樣,,集電極電流增長中,一小部分靠C2提供,,其余靠Vcc提供,,加速了三極管從截止到飽和變化的過程,此時(shí)C2兩端的電壓反轉(zhuǎn),,大小約為0.7(VBE)-0.3(VCEsat)V,;反過來,控制端從高電平變?yōu)榈碗娖竭^程中,,由于基極電壓的下降以及集電極電壓的上升,,集電極對(duì)C2充電,從而導(dǎo)致三極管集電極與發(fā)射級(jí)間的電流更快速的下降,,配合R3的作用,,更快速的使三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。所以,,C2在這里確實(shí)起到了加速開關(guān)的作用,。

  但問題又出來了,這個(gè)電路實(shí)際應(yīng)用到我產(chǎn)品上所需要的頻率僅僅是幾百赫茲,,對(duì)于毫秒級(jí)的應(yīng)用,,出來的開關(guān)波形根本不會(huì)有延時(shí),,按道理無需另加加速電容,,這是怎么回事?這里要感謝IR公司的白師兄給我的釋疑:這里加速電容的作用并不是改善頻率特性而加的,,而是為了改善三極管的功耗,;眾所周知,,三極管在截止區(qū)和飽和區(qū)功耗最小,而在放大區(qū)功耗最大,,原因是截止區(qū)VCE大,、ICE極小,飽和區(qū)ICE大,、VCE很?。ǖ扔陲柡蛯?dǎo)通電壓VCEsat),而放大區(qū)是大電壓大電流,;加速開通和關(guān)斷時(shí)間就是為了讓開關(guān)三極管快速穿越大功耗區(qū)(線性放大區(qū))而進(jìn)入到小功耗區(qū)(截止區(qū)和飽和區(qū)),,從而降低功耗來降低三極管的溫度,延長三極管的壽命,。而本電路恰恰應(yīng)用在開關(guān)電路持續(xù)開關(guān)工作的情況,,也印證了師兄的解釋。

  類似地,,R5/C1正反饋的作用同樣也是加速Q(mào)2的開關(guān),,來降低管耗,延長壽命,。

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