一、选择PNP还是NPN?
这个是由负载的位置决定:
(1)负载一端接地:可以使用NPN
(2)负载一端接电源:可以使用PNP
(3)负载既不接地也不接电源:可以使NPN+PNP
原因等看了下面的就知道了。
二、原理
三极管用作开关时,本身功耗要小,这样既可以降低整机功耗,还能延长三极管工作寿命。
功率:P=I*V
I(电流)要满足负载需要,因此这个是固定的,因此不能变,想要降低功耗,只能降低V,也就是三极管压降。因此三极管的工作状态应该是临界饱和,此时,放大倍数是其本身的倍数,集电极电流和Vce压降取得平衡点。若此时继续降低压降,三极管就会进入过饱和,此时集电极电流就会急剧减小;若增大电流,压降就会急剧增大。因此要取临界饱和点。图1是NPN三极管用作开关电路的典型。
图1 (图中三极管型号只是模型,并不代表实际型号)
三、设计实例
首先说明设计需求:控制电压Vb = 5V,电源Vc = 5V,负载(发光二极管工作电流)Ic = 10毫安,控制电压Vb提供的电流不大于100 u A,(你可以认为控制电压是单片机IO提供的)。
设计过程
首先是选型:本电路无要求,所以可以选择NPN或PNP,这里选择使用NPN,放大倍数最小为10 mA / 100 u A = 100,我们选择的三极管就为100倍。
工作状态的分析:
基极电流为100 u A,因此约为
( 5V – 0.7V ) / 100u A = 43K
这里为了方便,选取50K,影响不大。
集电极工作电流为10m A,工作在临界饱和状态,Vce为0.3V(这个要查看说明书的特性曲线)。发光二极管的压降为2V,则限流电组分压为5-0.3-2= 2.7V,阻值为
2.7V / 10m A =270欧姆。分析完毕。电路结构如下:
图2 (图中三极管型号只是模型,并不代表实际型号)
这个电路工作状态如下:
基极电流100u A集电极电流10m A,Vce为0.3V。满足如下原则:
基极吸取电流小,集电极电流满足负载,三极管开关压降较低,功耗较小,符合要求。
另外,附上一个PNP的(图3)
图3(图中三极管型号只是模型,并不代表实际型号)