三极管驱动开关电路图10大类型，详解三极管开关电路

很多朋友对三极管驱动开关电路图10大类型，详解三极管开关电路不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

在数字电路设计中，三极管是应用最广泛的一种，经常通过开关扩流器件来驱动蜂鸣器、LED、继电器等需要大电流的器件。只要涉及到三极管开关电路的介绍，本文重点介绍三极管开关电路的原理和电路类型。

三极管三极管，全称应该是半导体三极管，又称双极晶体管和晶体管，是一种控制电流的半导体器件。它的作用是将微弱的信号放大成幅度较大的电信号，也用作无触点开关。晶体管是半导体的基本元件之一，具有电流放大的作用，是电子电路的核心元件。

三极管是由两个PN结组成的，这两个pn结在半导体衬底上靠得很近。两个PN结把整个半导体分成三部分，中间部分是基区，两边是发射极区和集电极区。排列方式为PNP和NPN。

晶体管驱动开关电路图10大类晶体管开关电路图原理晶体管开关电路(工作在饱和状态)在现代应用中很常见。经典的74LS、74ALS等内部使用晶体管开关电路，但驱动能力也只是一般。TTL晶体管开关电路按驱动能力分为小信号开关电路和功率开关电路。按晶体管连接方式分为发射极接地(PNP晶体管发射极接电源)和发射极跟随开关电路。发射极接地开关电路

1.1 NPN和PNP基本开关原理图：上述基本电路与实际设计电路还相差甚远：晶体管由于晶体管基极电荷存储的积累效应，有一个从导通到截止的过渡过程(当晶体管截止时，基极电荷的释放由于R1的存在而减缓，所以ic不会马上变零)。也就是说发射极接地开关电路有关断时间，所以不能直接应用于中高频开关。1.2 NPN和PNP开关1实用原理图(增加加速电容)

说明：当晶体管突然导通时(IN信号突然跳变)，C1瞬间短路，快速为晶体管提供基极电流，从而加速晶体管的导通。当晶体管突然关断时(IN信号突然跳变)，C1也会瞬间导通，为基极电荷放电提供低阻通道，从而加速晶体管的关断。c通常需要几十到几百皮法。

电路中的R2是为了保证在没有IN输入高电平时晶体管保持关断；R4是为了确保三极管在没有输入低电平时保持关断。R1和R3用于基极电流限制。

1.3实用NPN开关原理图2(消除基极二极管箝位)解释：由于消除基极二极管Vf比Vbe小0.2至0.4 V，晶体管导通时，基极电流大部分是从二极管出来，再通过三极管流向地，所以流到三极管基极的电流很小，积累的电荷也就少。晶体管关断时(in信号突然跳变)，需要放电的电荷少，关断自然快。1.4实际电路设计

在实际电路设计中，需要考虑晶体管Vceo、Vcbo等。满足耐压和晶体管满足集电极功耗；通过负载电流和hfe(通过晶体管的最小hfe计算)计算基极电阻(为基极电流留出0.5至1倍的余量)。注意detji二极管的反向耐压。三极管开关电路的设计

三极管可以用作交流信号放大器，也可以用作开关。严格来说，三极管在作用上与一般的机械接触开关并不完全相同，但它具有一些机械开关所不具备的特性。图1显示了三极管电子开关的基本电路图。从下图可以看出，负载电阻直接连接在晶体管的集电极和电源之间，它位于晶体管主电流的电路中，是基本的晶体管开关。

输入电压Vin控制三极管开关的打开和关闭动作。当三极管处于开路状态时，负载电流被阻断；反之，当三极管处于闭合状态时，电流可以流动。具体来说，当Vin处于低电压时，由于基极没有电流，集电极也没有电流，所以集电极连接的负载也没有电流，相当于接通了开关。此时，晶体管比截止区更好。

同样，当Vin处于高电压时，由于基极电流流动，更大的放大电流流过集电极，因此负载回路导通，相当于开关闭合。这时候三极管比饱和好。838电子学1、三极管开关电路的分析与设计

对于硅三极管，其基极发射极结的正向偏置值约为0.6伏，所以为了关断三极管，Vin必须低于0.6伏，这样三极管的基极电流为零。通常在设计中，为了保证晶体管必须处于截止状态，Vin值往往低于0.3伏。当然，输入电压越接近零伏，越能保证三极管开关处于关断状态。

为了将电流传输到负载，晶体管的集电极和发射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。为了做到这一点，需要让Vin达到足够高的电平，驱动晶体管工作在饱和工作区。晶体管饱和时，集电极电流相当大，使得几乎整个电源电压Vcc都跨在负载电阻上，所以VcE接近于0，晶体管的集电极和发射极几乎短路。

根据奥姆定律，在理想情况下，当晶体管饱和时，其集电极电流应为：

所以基极电流至少应该是：上式给出了ic和IB的基本关系，其中值代表三极管的DC电流增益。对于某些三极管来说，交流值和DC 值有很大的差别。为了闭合开关，其Vin值必须足够高，以发出超过或等于公式1要求的最小基极电流值。因为基极电路只是一个电阻和基极发射极结的串联电路，所以Vin可以通过下式求解：

一旦基极电压超过或等于公式2得出的值，三极管导通，使得所有的电源电压都在负载电阻两端，开关闭合。

总之，三极管接入图1中的电路后，其作用就像一个与负载串联的机械开关，直接利用输入电压就可以方便地控制开关的开闭方式，而不需要采用机械开关中常用的机械执行器、solenoidplunger或relayar成熟等控制方式。

为了避免混淆，本文介绍的三极管开关均采用NPN三极管。当然，NPN三极管也可以用作开关，但不太常见。如图(a)三极管开关电路的错误使用如图(a)所示。NPN三极管和蜂鸣器连接到三极管的集电极。驱动信号为常见的TTL电平3.3V或5v，高电平开启。根据经验值，电阻为4.7K。三极管导通时，假设高电平为5V，基极电流为：IB=(5-0.7)v4.7K=0.9ma。

可以让三极管完全饱和。如图(b)所示，使用的是NPN晶体管，蜂鸣器也接在晶体管的集电极，只是驱动信号是5V TTL电平。以上两个电路都能正常工作。只要PWM驱动信号以合适的频率工作，蜂鸣器(激活)就会发出最大的声音。图2和图1最大的区别是被驱动器件接在三极管的发射端。如图(c)所示，晶体管导通时，假设高电平为5V，基极电流为。

IB=(5-0.7 UL)v \4.7k

其中UL是被驱动器件上的电压降。可以看出，如果正电阻为4.7K，流过基极的电流会比图1 (a)中的电路小，小多少取决于UL的大小：如果UL较大，对应的Ib会很小，很可能导致晶体管无法工作在饱和状态，驱动器件无法工作。

有人认为降低基极电阻是好的，但被驱动器件的压降很难知道，而且有些被驱动器件的压降是可变的，所以很难选择合适的基极电阻：电阻值过大会导致驱动失败；如果电阻值太小，损耗会增加。因此，除非绝对必要，否则不建议使用图2中的两个电路。

如图3所示，驱动信号为3.3V，而被驱动器件的导通电压需要5V。在3.3V的单片机电路中，如果不小心就很容易设计出这两种电路。如图(e)所示，这是一个典型的“发射极正向偏置，集电极反向偏置”放大器电路，或称为发射极输出。当PWM信号为3.3V时，三极管的发射极电压为3.3V-0.7V=2.6V，达不到预期的5V。

如图(f)所示，这是一个故障电路。首先，这个电路是不能断开的。当驱动信号PWM处于3.3V的高电平时，Ube=5V-3.3V=1.7V仍能使晶体管导通，所以电路不能断开。这里会有人说他用过这个电路，他没有问题，单片机的电压也是3.3V。

个人觉得这个人用的是OD(开漏)驱动模式，而且是真正的OD或者5V的可容忍OD。比如STM 32的很多IO可以设置为OD门驱动模式，当输出电平为高时，信号变为高阻态，流过基极的电流为0，晶体管可以有效关断。此时，图(f)仍然有效。

基于上述电路，得到了两个最优电路。与图(1)不同的是，图(4)在基极和发射极之间加了一个100K的电阻，有一定的作用，可以使晶体管有一个已知的默认状态。当输入信号被移除时，晶体管仍然处于截止状态。考虑到安全性，有必要加这个电阻，或者可以让晶体管工作在更好的开关状态。

结论三极管开关电路的相关介绍就到这里了。如有不足之处，请指正。相关阅读推荐：晶体管开关电路设计要点相关阅读推荐：如何准确设计晶体管开关电路？

以上知识分享希望能够帮助到大家！