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三极管做开关电路用法分析

2016-12-19 18:01:53 23294 三极管单片机继电器开关

0 本帖最后由 HARRY007 于 2016-12-22 09:24 编辑感谢JQ_Lin和nealcc坛友在PNP驱动电路的分析，为了不误导更多的网友，现将两位的电路一并总结到贴子里。在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。三极管分NPN型和PNP型，在搭建开关电路的过程中，电路稍微有一些区别。下面先上最基本的电路。使用NPN型三极管做开关电路：使用PNP型三极管(MOS管)做开关：对NPN管子而言，LED处接VCC，则三极管处于饱和区，三极管处于“开”状态，负载通电；LED处接GND三极管处于截止区，三极管处于“关”状态。PNP与NPN则相反。【从一种不准确的角度来理解三极管做开关，将三极管比作一个水库，基极就是闸门，送的电压（实际是电流，三极管是流控流型）越高，闸门开启的越大，则CE上流过的水越大，当闸门开到最大的时候也就是水库能放水的极限了，也就是处于饱和区了。当三极管的基极接地时可以理解为将闸门完全关闭了，则水流就停了，也就是三极管处于截止区了。我们将三极管用作开关就是利用了三极管的饱和与截止。】这个说法大家就作为反面例子吧三极管做开关的基本电路就是上面这2个了，下面针对我自己在使用过程中不恰当的设计做一个简单的分析。电路如下： LED通VCC，目的是让蜂鸣器（LED亮）常响，但是结果并不理想。通过示波器抓取三极管基极和发射极波形如下：这个结果不难分析，基极一有电流，三极管就打通了，在三极管CE上有电流流过。基极的电压的变化趋势是VCC->0.7V，但是因为R37这个电阻的存在发射极电压被抬高，假设三极管饱和了（不会饱和），CE上电流非常大，流过R37以后发射极电压就会趋近于VCC，三极管截止。依此循环，最后的结果就是蜂鸣器（有源）不能正常工作。将JQ_Lin的回复粘贴如下：在这个电路中，当从IO口输入较低电平时，不需要太低（例如1V、2V，甚至3V），NPN三极管就已经可靠导通了。但是，当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。以上仅仅是我自己的粗糙的分析，可能完全不正确，有懂的电工可以帮忙一起分析学习一下。 12
2016-12-19 18:01:53　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 三极管做开关管的用法分享 7911 • 三极管做电子开关的原理及用法 4006 • 三极管中的开关电路分析 5454 • 三极管PNP做开关电路的问题 5856 • 三极管做开关电路 2431 • PNP三极管和NPN三极管的开关电路 219 • 实用的三极管开关电路分析 102658 • 三极管开关电路的分析设计 2569 • 9013三极管参数_9013三极管开关电路 54715 • PNP三极管和NPN三极管的开关电路 115757 22 个讨论

0 楼主分析的挺到位的如果不是LED负载而是继电器这类负载的话不知情况会是怎样的

2016-12-19 21:39:45 评论举报 1^# 王栋春

0 我先把楼主的文字描述记录在下面了】　　在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。　　三极管分NPN型和PNP型，在搭建开关电路的过程中，电路稍微有一些区别。下面先上最基本的电路。　　使用NPN型三极管做开关电路：使用PNP型三极管做开关电路：　　对NPN管子而言，LED处接VCC，则三极管处于饱和区，三极管处于“开”状态，负载通电；LED处接GND三极管处于截止区，三极管处于“关”状态。PNP与NPN则相反。　　从一种不准确的角度来理解三极管做开关，将三极管比作一个水库，基极就是闸门，送的电压（实际是电流，三极管是流控流型）越高，闸门开启的越大，则CE上流过的水越大，当闸门开到最大的时候也就是水库能放水的极限了，也就是处于饱和区了。当三极管的基极接地时可以理解为将闸门完全关闭了，则水流就停了，也就是三极管处于截止区了。我们将三极管用作开关就是利用了三极管的饱和与截止。　　三极管做开关的基本电路就是上面这2个了，下面针对我自己在使用过程中不恰当的设计做一个简单的分析。电路如下：　　LED通VCC，目的是让蜂鸣器常响，但是结果并不理想。通过示波器抓取三极管基极和发射极波形如下：这个结果不难分析，基极一有电流，三极管就打通了，在三极管CE上有电流流过。基极的电压的变化趋势是VCC->0.7V，但是因为R37这个电阻的存在发射极电压被抬高，假设三极管饱和了（不会饱和），CE上电流非常大，流过R37以后发射极电压就会趋近于VCC，三极管截止。依此循环，最后的结果就是蜂鸣器（有源）不能正常工作。　　以上仅仅是我自己的粗糙的分析，可能完全不正确，有懂的电工可以帮忙一起分析学习一下。【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】　　第一个NPN三极管的开关电路是正确的。　　第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的，是互联网上大量流传且大量用于产品的一种垃圾电路。　　为什么说它是垃圾的？　　在这个电路中，当从IO口输入较低电平时，不需要太低（例如1V、2V，甚至3V），NPN三极管就已经可靠导通了。但是，当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。　　不难发现，这个PNP三极管的开关电路是由NPN三极管开关电路简单地对称地倒映过来的，而被忽略的是，输入信号源却没有也不允许对称地倒映过来。这就是垃圾产生的原因。　　试想，如果把一向以GND为基准电平的输入信号源统统改为以VCC为基准电平的话（当然是不可能的），那么它就不是垃圾了，反而那个NPN三极管开关电路变成垃圾的了。　　知道了问题所在，要想正常、可靠地使用这个电路，必须根据实际情况采取适当的改进措施。【劝君不要这样学习】　　总是将三极管比作一个水库，基极就是闸门，是永远解释不清楚三极管的工作原理的，错误百出。【说话先让自己能懂】　　至于你对一个错误电路的分析，也是糊里糊涂，这都是信奉“水库”说、“水管”说和“闸门”说惹的祸。你需要把基础知识搞清楚，先让自己明明白白才行。　　你的有源蜂鸣器在哪里？你的R37又在何方？

2016-12-19 21:48:47 评论举报 2^# 林基强

0 王栋春发表于 2016-12-19 21:39 楼主分析的挺到位的如果不是LED负载而是继电器这类负载的话不知情况会是怎样的继电器的驱动的电路和这个基本一样。我以前遇到的唯一不同的就是如果继电器带220V的感性负载的话，加RC灭弧电路，增强电源的稳定性，如果是阻性负载的话没啥区别了。

2016-12-20 08:20:37 评论举报 3^# 周大侠

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2016-12-20 16:44:27 评论举报 4^# scfox928

0 JQ_Lin 发表于 2016-12-19 21:48 我先把楼主的文字描述记录在下面了】　　在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。 Lin说的是，我的分析也是参考了大量网络信息之后理解下来的，由于理论基础不足，所以分析可能是完全不正确的，这个我也说过了。PNP的电路，听你一讲确实有问题，不知可以帮忙改进一下吗？至于R37和有源蜂鸣器，这是之前的图片，发帖时换图了，这是疏忽了。

2016-12-20 19:26:50 评论举报 5^# 周大侠

0 HARRY007 发表于 2016-12-20 08:20 继电器的驱动的电路和这个基本一样。我以前遇到的唯一不同的就是如果继电器带220V的感性负载的话，加RC灭弧电路，增强电源的稳定性，如果是阻性负载的话没啥区别了。我说的就是这个意思其实RC电路当中主要起吸收过压的作用当然也起到一定的消弧作用

2016-12-20 19:55:32 评论举报 6^# 王栋春

0 王栋春发表于 2016-12-20 19:55 我说的就是这个意思其实RC电路当中主要起吸收过压的作用当然也起到一定的消弧作用这个也是当时碰壁了，搞不定，我老大教我的用RC才搞定的，要学的太多了，共勉

2016-12-20 20:39:00 评论举报 7^# 周大侠

0 HARRY007 发表于 2016-12-20 20:39 这个也是当时碰壁了，搞不定，我老大教我的用RC才搞定的，要学的太多了，共勉共勉不知坛友搞那个领域的

2016-12-20 20:42:36 评论举报 8^# 王栋春

0 王栋春发表于 2016-12-20 20:42 共勉不知坛友搞那个领域的这个真难说啊，现在算是自动化吧，写固件，目前正在敲代码呢，遇到个头疼的问题，不然我早就回去了

2016-12-20 20:43:33 评论举报 9^# 周大侠

0 HARRY007 发表于 2016-12-20 20:43 这个真难说啊，现在算是自动化吧，写固件，目前正在敲代码呢，遇到个头疼的问题，不然我早就回去了好多如果以后有什么困难还望伸以援手

2016-12-20 20:47:15 评论举报 10^# 王栋春

0 王栋春发表于 2016-12-20 20:47 好多如果以后有什么困难还望伸以援手一起加油！我先调试去了

2016-12-20 20:50:39 评论举报 11^# 周大侠

本帖最后由 nealcc 于 2016-12-21 10:56 编辑

JQ_Lin 发表于 2016-12-19 21:48
我先把楼主的文字描述记录在下面了】

　　在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。

【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】

这个说法也太....一棒子打死？
如果IO口是OC或者OD的输出，显然就可以否定你的垃圾说法！别告诉我你没有见过下面这个形式的电路！

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2016-12-21 10:55:12 评论

12^#

刘元喜

本帖最后由 JQ_Lin 于 2016-12-21 14:46 编辑

nealcc 发表于 2016-12-21 10:55
【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】

这个说法也太....一棒子打死？

请仔细看帖。
请不要扯远了，更不要抬杠，好吗？

我的回答是针对楼主的第二个电路的，它的控制端是直接连IO口的。
你的PNP之前加了一个NPN反相，能够和楼主的电路等同吗？
如果楼主的电路同你晒出的一致，我就不会有任何评论了。况且，我在帖中早已声明在先——
【当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。】
这已经排除了你所提及的OC和OD了，不是吗？
讨论问题总要有一个基点才是。偏离了基点的讨论，都是浮云。

至于是否见过你的图，请见前天我在下面帖子里发的截图，看看和你晒出来的图有什么本质上的不同吗？

谁来帮我看一下，我想设计个电子开关，哪怕是三级管也好，只是我不太知道怎么选
https://bbs.elecfans.com/jishu_1102874_1_1.html
(出处: 中国电子技术论坛)

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2016-12-21 11:52:25 评论

13^#

林基强

0 分析得很到位

2016-12-21 18:02:58 评论举报 14^# zqj5201314

0 瞧瞧看，谢谢分享

2016-12-21 20:51:25 评论举报 15^# 李琴

0 nealcc 发表于 2016-12-21 10:55 【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】这个说法也太....一棒子打死？恩恩，通过你和JQ_Lin的分析，学到了PNP管做开关的实际用法，非常感谢

2016-12-22 08:45:02 评论举报 16^# 周大侠

0 JQ_Lin 发表于 2016-12-21 11:52 请仔细看帖。请不要扯远了，更不要抬杠，好吗？谢谢JQ_Lin的分析，学习到了！

2016-12-22 08:45:44 评论举报 17^# 周大侠

0 本帖最后由 nealcc 于 2016-12-22 11:53 编辑 JQ_Lin 发表于 2016-12-21 11:52 请仔细看帖。请不要扯远了，更不要抬杠，好吗？搞技术不严谨，不谦虚。基本的技术讨论变成了和你抬杠么？我为什么在图里面画一个圈，因为那部分是可以在MCU 内部的。你不知道IO口可以配置成 PP 和OD(OC)两种状态么？另外，以典型的STM系列单片机为例，虽然MCU是3.3V供电，但是可以做到5V容限的IO口。再说下去才是扯远了，如果需要可以去搜索下"GPIO的结构简介"

2016-12-22 11:38:28 评论举报 18^# 刘元喜

0 本帖最后由 nealcc 于 2016-12-22 13:21 编辑 HARRY007 发表于 2016-12-22 08:45 谢谢JQ_Lin的分析，学习到了！你的谦逊，以及分析总结的习惯，也值得我学习！

2016-12-22 11:40:46 评论举报 19^# 刘元喜