晶體管驅(qū)動負載探索

晶體管（又稱三極管）可分為NPN 型和PNP 型，目前常用的NPN 型三極管有8050、9013、2N5551 等，PNP 型三極管有8550、9012、2N5401 等。在電子制作時，經(jīng)常涉及到需要控制蜂鳴器、繼電器、電機等元件，發(fā)現(xiàn)晶體管負載的不同接法，效果差別很大，有的接法甚至會導致電路工作不可靠，下面將我的經(jīng)驗介紹給大家供討論。

　　1、常見負載的驅(qū)動電路

　　圖1 是NPN 型、PNP 型晶體管驅(qū)動各種負載的典型電路。要求使負載上得到最大的功率，晶體管上消耗最小的功率。

圖1 NPN 型、PNP 型晶體管驅(qū)動各種負載的典型電路

　　2、驅(qū)動電路及元件選擇

　　使用晶體管驅(qū)動負載主要利用晶體管的開關特性，也就是通過控制晶體管在飽和區(qū)和截止區(qū)之間切換來控制負載的接通和關閉。那么有的電子愛好者會問：

　　什么時候選擇NPN 型晶體管驅(qū)動電路？什么時候選擇PNP 型晶體管驅(qū)動負載？對于相同類型的晶體管，該如何選擇晶體管的具體型號？基極電阻應該如何選?。肯旅鎸@些問題作一下簡要說明。

　　2.1. 負載驅(qū)動電路的選擇

　　選用NPN 型、還是PNP 型晶體管驅(qū)動負載，要看設計者的要求。如圖1（a）、（c）、（e）是使用NPN 型晶體管驅(qū)動負載的電路，高電平“1”可以控制晶體管導通（負載通電）、低電平“0”使晶體管截止（負載斷電）。而圖1（b）、（d）、（f）是使用PNP 型晶體管驅(qū)動負載的電路，導通條件剛好相反。

　　2.2. 晶體管型號的選擇

　　NPN 型晶體管8050、9013、2N5551 的集電極最大電流分別為1500mA、500mA、600mA，PNP 型晶體管8550、9012、2N5401 的集電極最大電流分別為1500mA、500mA、500mA。驅(qū)動蜂鳴器、繼電器、電機等負載，主要看晶體管集電極電流是否能滿足負載要求。

　　2.3. 基極電阻的選擇

　　如圖2 所示是NPN 型晶體管2N5551 的特性曲線，最下方選中的曲線對應Ib=1mA，最上方的曲線對應Ib=5mA。

圖2 NPN 型晶體管2N5551 的特性曲線

　　由圖2 中可以看出，基極電流Ib 越大，對應的集電極電流Ic 越大。我們?nèi)绻Ｍ撦d上得到大的電流，那么基極電流就需要盡可能的大。圖1 所示的各種驅(qū)動電路中，我們經(jīng)常取基極電阻約1k，對應的基極電流約為4~5mA，集電極電流能滿足負載要求。

　　3、Multisim仿真

　　初學者使用晶體管驅(qū)動負載時，有時會錯誤地把負載接在晶體管發(fā)射極一端，如圖3（b）所示，這樣做負載上得到的功率會比較小。我們可以通過仿真來分析。

圖3

　　為了說明晶體管負載的不同接法對驅(qū)動電路的影響，我們借助Multisim 10 仿真軟件分析負載電阻為100、1k、10k 情況下圖3（a）、（b）中電路的各個參數(shù)，得到的仿真結果如表1 和表2 所示。

表1 負載接NPN型晶體管集電極

表2 負載接NPN型晶體管發(fā)射極

　　從表1 和表2 中可以看出，如圖3（a）所示負載接晶體管集電極的驅(qū)動電路，負載上得到的電壓Ur 接近電源電壓、得到的功率Pr 較大。如圖3（b）所示負載接晶體管發(fā)射極的驅(qū)動電路，由于晶體管導通需要滿足Ube>0.7V 條件，所以負載上得到的電壓要比偏置電壓低0.7V，最大約為4.3V，結果導致負載上得到的功率較小。

　　同樣，對于PNP 型晶體管，負載接晶體管集電極一端時負載上得到的功率也較大。