三极管开关电路设计 - 图文

三极管开关电路设计

NPN和PNP作为开关管的设计技巧以及全系列三极管参数

1.1 NPN与PNP的区别

NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。

NPN是用B→E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。

PNP是用E→B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC

三极管做开关时，工作在截至和饱和两个状态。一般是通过控制三极管的基极电压Ub来控制三极管的导通与断开。

图1 NPN与PNP 工作状态

PNP NPN 截止 UebUc Uc>Ub 放大 Ueb>Uon Ube>Uon Ub>Uc Uc>Ub 饱和 Ueb>Uon Ube>Uon Ub

表2 NPN和PNP的工作状态及条件

如上 图1所示，对于NPN来说，使UbeUon，三极管导通，其中一般Ue接地，则只需控制Ub,使Ub>Uon即可使之导通。

对于PNP来说，使UebUon，三极管导通，其中一般Uc接地，所以要使三极管导通既要控制Ue又要控制Ub使Ueb>Uon才行。所以一般是Ue为某个固定电压值，只通过控制Ub来就可以控制三极管的导通与断开。 对比NPN与PNP可知：NPN做开关时，适合放在电路的接地端使用，如图2 里面Q6； PNP做开关时，适合放在电路的电源端使用，如图3。

我们一般使用芯片I/O口来控制LED灯，I/O口的逻辑电平一般为高电平3 V左右，低电平为0.3V左右。因此可以直接控制NPN管开关，如 图2 里面的Q6；一般不直接控制PNP管，如 图3。我们前控板设计LED的控制电路采用如下图2的NPN三极管对地较为合适，并且双色灯最好是使用共阳双色灯。 以双色灯的控制为例，如下 图2所示

图2 双色灯的控制

图2 中Q6,Q4是放在发光二极管的接地端只需要Ub>0.7V即可导通。

图3 电源的控制

图3中Q35就放在电源端，E为固定12V,只需控制B极来导通三极管。

以下是普遍用法：

NPN基极高电压，集电极与发射极短路.低电压，集电极与发射极开路.也就是不工作。

PNP基极高电压.集电极与发射极开路，也就是不工作。如果基极加低电位，集电极与发射极短路。

a.如果输入一个高电平，而输出需要一个低电平时，首选择npn。 b.如果输入一个低电平，而输出需要一个低电平时，首选择pnp。 c.如果输入一个低电平，而输出需要一个高电平时，首选择npn。 d.如果输入一个高电平，而输出需要一个高电平时，首选择pnp。 1.3 三极管使用时钳制电压的问题、

图4 电源的控制

如上 图4，在POWER_UP与三极管b极之间必须要串个电阻，否则当三极管导通后，POWER_UP位置电压会被钳制在0.7V，设计时候应当注意。

NPN和PNP主要就是电流方向和电压正负不同，说得“专业”一点，就是“极性”问题。

NPN 是用 B→E 的电流（IB）控制 C→E 的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即 VC > VB > VE

PNP 是用 E→B 的电流（IB）控制 E→C 的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即 VC < VB < VE

总之 VB 一般都是在中间，VC 和 VE 在两边，这跟通常的 BJT 符号中的位置是一致的，你可以利用这个帮助你的形象思维和记忆。而且BJT的各极之间虽然不是纯电阻，但电压方向和电流方向同样是一致的，不会出现电流从低电位处流行高电位的情况。

如今流行的电路图画法，通常习惯“男上女下”，哦不对，“阳上阴下”，也就是“正电源在上负电源在下”。那NPN电路中，E 最终都是接到地板（直接或间接），C 最终都是接到天花板（直接或间接）。PNP电路则相反，C 最终都是接到地板（直接或间接），E 最终都是接到天花板（直接或间接）。这也是为了满足上面的VC 和 VE的关系。一般的电路中，有了NPN的，你就可以按“上下对称交换”的方法得到 PNP 的版本。无论何时，只要满足上面的6个“极性”关系（4个电流方向和2个电压不等式），BJT电路就可能正常工作。当然，要保证正常工作，还必须保证这些 电压、电流满足一些进一步的定量条件，即所谓“工作点”条件。