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開關(guān)電源的三極管開關(guān)電路設計詳細過程（一）

來源：發(fā)布時間：2019-07-11 點擊量：1686

開關(guān)電源的三極管開關(guān)電路設計詳細過程（一）

三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。用在開關(guān)電源等其他電子設備上。

開關(guān)電源之三極管是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。為了避免混淆起見，本文所介紹的三極管開關(guān)均采用NPN三極管，當然NPN三極管亦可以被當作開關(guān)來使用，只是比較不常見罷了。

開關(guān)電源之三極管除了可以當做交流信號放大器之外，也可以做為開關(guān)之用。嚴格說起來，開關(guān)電源之三極管與一般的機械接點式開關(guān)在動作上并不完全相同，但是它卻具有一些機械式開關(guān)所沒有的特點。輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟(open) 與閉合(closed) 動作，當三極管呈開啟狀態(tài)時，負載電流便被阻斷，反之，當開關(guān)電源之三極管呈閉合狀態(tài)時，電流便可以流通。詳細的說，當Vin為低電壓時，由于基極沒有電流，因此集電極亦無電流，致使連接于集電極端的負載亦沒有電流，而相當于開關(guān)的開啟，此時三極管乃勝作于截止(cut off)區(qū)。

同理，當Vin為高電壓時，由于有基極電流流動，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負載回路便被導通，而相當于開關(guān)的閉合，此時三極管乃勝作于飽和區(qū)(saturation)。
一、開關(guān)電源之三極管開關(guān)電路的分析設計
由于對硅三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為0.6伏特，因此欲使三極管截止，Vin必須低于0.6伏特，以使開關(guān)電源三極管的基極電流為零。通常在設計時，為了可以更確定三極管必處于截止狀態(tài)起見，往往使Vin值低于 0.3伏特。 (838電子資源)當然輸入電壓愈接近零伏特便愈能保證三極管開關(guān)必處于截止狀態(tài)。欲將電流傳送到負載上，則三極管的集電極與射極必須短路，就像機械開關(guān)的閉合動作一樣。欲如此就必須使 Vin達到夠高的準位，以驅(qū)動三極管使其進入飽和工作區(qū)工作，開關(guān)電源三極管呈飽和狀態(tài)時，集電極電流相當大，幾乎使得整個電源電壓Vcc均跨在負載電阻上，如此則VcE便接近于0，而使開關(guān)電源之三極管的集電極和射極幾乎呈短路。

一旦基極電壓超過或等于式所求得的數(shù)值，三極管便導通，使全部的供應電壓均跨在負載電阻上，而完成了開關(guān)的閉合動作?？偠灾?，三極管接成電路之后，它的作用就和一只與負載相串聯(lián)的機械式開關(guān)一樣，而其啟閉開關(guān)的方式，則可以直接利用輸入電壓方便的控制。

欲利用開關(guān)電源三極管開關(guān)來控制大到1.5A的負載電流之啟閉動作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過大電流，卻不須要裝上散熱片，因為當負載電流流過時，三極管呈飽和狀態(tài)，其VCE趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。

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