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實用的三極管開關電路分析

時間:2011-11-10 19:05:47來源:原創 作者:admin 點擊:

實用的三極管開關電路分析   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


三極管開關電路功率管的控制應用廣泛。這里對一個實用開關電路中的各元器件作用作具體分析。    <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  三極管開關控制電路:
  
  上圖是一個小功率三極管控制大功率三極管(達林頓《www.jssjbk.com》管)開關電路。
  控制信號通過控制小功率三極管的開關來控制大功率管Q1的開關。   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


溫馨提示:將鼠標指針放在圖片上,滾動鼠標可以動態改變圖片大小,方便分析電路圖   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  原理分析
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  三極管開關電路的基本原理控制三極管工作在截止區和飽和區工作。電路設計原則等不作贅述,的三極管電路參考書籍有介紹。在這里也只討論圖中這些阻容元器件的作用,不討論其取值計算(取值計算選定三極管,而且頗為簡單)。
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  圖中R1作用是Q2的基極限流;R3作用是泄放掉關斷時基極電荷,讓Q2在低電平時保持截止;R4作用是Q2的集電極限流以及Q1的基極限流;電容C2是加速電容,加速Q2的開關速度,降低Q2管耗,從而延長Q2壽命;R5和C1是輸出反饋給Q2的基極,作用同樣為加速Q2的開關速度,延長Q2的壽命以及電路整體的性能,此為正反饋。
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  下面主要解釋下C2的作用,其余的元器件作用,相信有三極管電路基礎的都能理解。
  讓我們來看看C2是如何“加速”的——
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  先來看看電路在沒有C2的下是如何工作的:控制端由低電平拉升到高電平的過程中,集電極電流增長使得三極管從截止區—》放大區—》飽和區變化,從而使三極管從關斷(截止)變為開通(飽和),注意,開通過程中,集電極電流增長靠Vcc提供;反過來,控制端從高電平變為低電平過程中,通過R3對基極電荷的泄放,加速控制三極管從飽和區—》放大區—》截止區變化,并最終變為關斷
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  再來看看加上C2后的電路工作。來看由Vcc、R4、C2、R3、GND構成的回路:當電路沒有控制激勵的下(Control端低電平),Vcc給電容C2充電,C2和R4連接端的電位為Vcc;
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當控制激勵從低電平向高電平轉換的過程中,基極端電位上升,導致C2向三極管集電極放電,這樣,集電極電流增長中,一小部分靠C2提供,其余靠Vcc提供,加速了三極管從截止到飽和變化的過程,C2兩端的電壓反轉,大小約為0.7(VBE)-0.3(VCEsat)V;反過來,控制端從高電平變為低電平過程中,基極電壓的下降以及集電極電壓的上升,集電極對C2充電,從而導致三極管集電極與發射級間的電流更快速的下降,配合R3的作用,更快速的使三極管進入截止,C2在這里確實起到了加速開關的作用。   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  但問題又出來了,電路應用到我產品上所的頻率僅僅是幾百赫茲,對于毫秒級的應用,出來的開關波形根本不會有延時,按道理無需另加加速電容,這是怎么回事?這里要感謝IR公司的白師兄給我的釋疑:這里加速電容的作用并不是改善頻率特性而加的,而是改善三極管的功耗;   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


眾所周知,三極管在截止區和飽和區功耗最小,而在放大區功耗最大,原因是截止區VCE大、ICE極小,飽和區ICE大、VCE很小(等于飽和導通電壓VCEsat),而放大區是大電壓大電流;加速開通和關斷時間讓開關三極管快速穿越大功耗區(線性放大區)而進入到小功耗區(截止區和飽和區),從而降低功耗來降低三極管的溫度,延長三極管的壽命。而本電路恰恰應用在開關電路持續開關工作的,也印證了師兄的解釋。   <<版權聲明:本文由容源電子網(www_dziuu_com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》



  類似地,R5/C1正反饋的作用同樣也是加速Q2的開關,來降低管耗,延長壽命。
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