三极管开关作用的应用.pdf

三极管开关电路应用 三极管开关状态的判断方法(用万用表测量)是: 当处于开状态时,三极管为处于饱和状态,Uce≤Ube，Uce 间的电压很小,一般小于 PN 结正向 压降(0.7V). 当处于关状态时,基极电流 Ib 为 0. Uce＞1V 时为放大状态 下面介绍几款三极管开关电路的应用 三极管开关电路在电动玩具中的应用: 由开关三极管 VT，玩具电动机 M，控制开关 S，基极限流电阻器 R 和电源 GB 组成。VT 采用 NPN 型小功率硅管 8050，其集电极最大允许电流 ICM 可达 1.5A，以满足电动机起动 电流的要求。M 选用工作电压为 3V 的小型直流电动机，对应电源 GB 亦为 3V 。 VT 基极限流电阻器 R 如何确定呢？根据三极管的电流分配作用，在基极输入一个较弱 的电流 IB，就可以控制集电极电流 IC 有较强的变化。假设 VT 电流放大系数 hfe≈250，电 动机起动时的集电极电流 IC＝1.5A，经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流 IB≥ （1500mA／250）×2＝12mA。在图 1 电路中，电动机空载时运转电流约为 500mA，此时 电源（用两节 5 号电池供电）电压降至 2.4V，VT 基极-发射极之间电压 VBE≈0.9V。根据 欧姆定律，VT 基极限流电阻器的电阻值 R＝（2.4－0.9）V／12mA≈0.13kΩ。考虑到 VT 在 IC 较大时，hfe 要减小，电阻值 R 还要小一些，实取 100Ω。为使电动机更可靠地启动， R 甚至可减少到 51Ω。在调试电路时，接通控制开关 S，电动机应能自行启动，测量 VT 集 电极—发射极之间电压 VCE≤0.35V，说明三极管已饱和导通，三极管开关电路工作正常， 否则会使 VT 过热而损坏。 三极管开关电路在自动停车的磁力自动控制电路中的应用: 见图 3。开启电源开关 S，玩具车启动，行驶到接进磁铁时，安装在 VT 基极与发射极之间 的干簧管 SQ 闭合，将基极偏置电流短路，VT 截止，电动机停止转动，保护了电动机及避 免大电流放电。 三极管开关电路在光电自动控制电路中的应用 见图 4。VT1 和 VT2 接成类似复合管电路形式，VT1 的发射极电流也是 VT2 的基极电流， R2 既是 VT1 的负载电阻器又是 VT2 的基极限流电阻器。因此，当 VT1 基极输入微弱的电 流（0.1mA），可以控制末级 VT2 较强电流——驱动电动机运转电流（500mA）的变化。 VT1 选用小功率 NPN 型硅管 9013，hfe≈200。同前计算方法，维持两管同时饱和导通时 VT1 基极偏置电阻器 R1 约为 3.3kΩ，减去光敏电阻器 RG 亮阻 2kΩ，限流电阻器 R1 实取 1kΩ。光敏传感器也可以采用光敏二极管，使用时要注意极性，光敏二极管的负极接供电电 源正极。光敏二极管对控制光线有方向性选择，且灵敏度较高，也不会产生强光照射后的疲 劳现象。 关 三极管 三极管开关原理 图 1 NPN 三极管共射极电路 图 2 共射极电路输出特性曲 图一所示是 NPN 三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有 3 种工作区域： 截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以 B 极电流 IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于 0 (VBE 亦趋近于 0)，C 极与 E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，IB 的值适中 (VBE = 0.7 V)， I C =h F E I B 呈比 例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE IB可被 IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大， VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与 B-E 两接面均为正向偏压，C-E 间等同于 一个带有 0.2 V 电位落差的通路，可得 I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，Ic 与 IB 无关了，因此时的 I B大过线性放大区的 IB 值， IchFE IB 是必然的。三极管在截止态时 C-E 间如同断路，在 饱和态时 C-E 间如同通路 (带有 0.2 V 电位降)，因此可以作为开关。控制此开关的是 IB，也 可以用 VBB 作为控制的输入讯号。图三、四分别