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。

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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,则限流电阻分压为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:

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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)

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图3(图中三极管型号只是模型,并不代表实际型号)


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