TTL晶體管開關(guān)電路按驅(qū)動能力分為小信號開關(guān)電路和功率開關(guān)電路;按晶體管連接方式分為發(fā)射極接地(PNP晶體管發(fā)射極接電源)和射級跟隨開關(guān)電路
1. 發(fā)射極接地開關(guān)電路


1.1 npn型和pnp型基本開關(guān)原理圖 :
NPN型和PNP型基本開關(guān)電路圖
上面的基本電路離實(shí)際設(shè)計電路還有些距離:由于晶體管基極電荷存儲積累效應(yīng)使晶體管從導(dǎo)通到斷開有一個過渡過程(當(dāng)晶體管斷開時,由于R1的存在,減慢了基極電荷的釋放,所以Ic不會馬上變?yōu)榱悖R簿褪钦f發(fā)射極接地型開關(guān)電路存在關(guān)斷時間,不能直接應(yīng)用于中高頻開關(guān)。
1.2 實(shí)用的NPN型和PNP型開關(guān)原理圖1


實(shí)用的npn型和pnp型開關(guān)原理圖1
基本原理:當(dāng)晶體管突然導(dǎo)通(IN信號突然發(fā)生跳變),C1瞬間短路,為三極管快速提供基極電流,這樣加速了晶體管的導(dǎo)通。當(dāng)晶體管突然關(guān)斷(IN信號突然發(fā)生跳變),C1也瞬間導(dǎo)通,為卸放基極電荷提供一條低阻通道,這樣加速了晶體管的關(guān)斷。C通常取值幾十到幾百皮法。電路中R2是為了保證沒有IN輸入高電平時三極管保持關(guān)斷狀態(tài);R4是為了保證沒有IN輸入低電平時三極管保持關(guān)斷狀態(tài)。R1和R3是基極電流限流用。
1.3 實(shí)用的NPN型開關(guān)原理圖2(消特基二極管鉗位):

消特基二極管鉗位NPN型三極管開關(guān)電路圖
基本原理:由于消特基二極管Vf為0.2至0.4V比Vbe小,所以當(dāng)晶體管導(dǎo)通后大部分的基極電流是從二極管然后通過三極管到地的,這樣流到三極管基極的電流就很小,積累起來的電荷也少,當(dāng)晶體管關(guān)斷(IN信號突然發(fā)生跳變)時需要卸放的電荷少,關(guān)斷自然就快。
1.4 實(shí)際電路設(shè)計
在實(shí)際電路設(shè)計中需要考慮三極管Vceo,Vcbo等滿足耐壓,三極管滿足集電極功耗;通過負(fù)載電流和Hfe(取三極管最小Hfe來計算)計算基極電阻(要為基極電流留0.5至1倍的余量)。注意消特基二極管反向耐壓。
2. 發(fā)射極跟隨開關(guān)電路


發(fā)射極跟隨開關(guān)電路
基本原理:發(fā)射極跟隨的優(yōu)點(diǎn)就是開關(guān)速度快,可應(yīng)用于中高頻信號的開關(guān);R2不能太,大了電路容易受干擾;當(dāng)然也不能太小,否則白白浪費(fèi)前級的驅(qū)動能力?;鶚O不需要限流電阻了,因?yàn)樨?fù)載電流除以Hfe就是基極電流,三極管會自動向上級所取這么大的電流。
3. 功率開關(guān)電路
上面說到的開關(guān)電路適用于小功率開關(guān),當(dāng)負(fù)載電流較大時,有兩個辦法解決:一是選擇高Hfe管,這樣就利于前級提供基極電流;另外一個辦法就是使用達(dá)林頓連接方式把兩個三極管串起來,這樣Hfe=Hfe1*Hfe2,也利于前級提供基極電流。
使用達(dá)林頓連接方式時請注意:基極和發(fā)射極電位差1.2至1.4伏;計算后管集電極功耗時使用的管壓降不再是它的Vce(Sat)而是它的Vbe,也就是0.6至0.7伏。
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