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三极管驱动电路与推挽电路错误分析

2022年11月29日 11:53 硬件笔记本 作者:蜗牛 用户评论(0

前段时间,公司来了几个实习生,评审他们设计的电路之后,发现很多低级错误,我挑选两个电路出来分析,目的是为了避免大家犯类似的错误。

电路一、三极管驱动电路

为了描述简单,我们假设驱动LED

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图1 三极管驱动电路

该电路有三个问题:

1.1、PNP三极管无法关闭

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图2 PNP三极管无法关闭

当输入低电平时,三极管开通,LED正常点亮。

当输入高电平时,Vbe=5V-3.3V=1.7V>0.7V,三极管开通,LED正常点亮。

所以三极管无法关闭。

1.2、NPN三极管不能正常工作

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图3 NPN三极管不能正常工作

  当输入低电平时,三极管关断,LED不亮。

当输入高电平时:

Vbe=3.3V-0.7V=2.6V,三极管开通;

开通后Ve≈5V,Vbe≈3.3V-5V<0.7V,三极管关闭;

之后不停的自动开关,不能正常工作。

1.3、负载LED位置放错

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图4 负载LED位置放错

两个电路的负载LED都接在三极管的集电极,以NPN三极管电路分析

假设驱动信号高电平为5V,当负载不是LED时,负载上的压降设为UL,

基极电流Ib=(5V-0.7V-UL)/4.7K,

其中UL的大小是不定的,所以基极电流Ib也是不定的,很可能导致三极管无法工作在饱和状态,使得负载无法被驱动。

正确的电路如下(负载放在集电极一侧):

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图5 正确的驱动电路

电路二、推挽电路

电路设计的是一个推挽电路,主要由一个NPN和一个PNP三极管组成。

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图6 错误的推挽电路

该电路主要有两个问题:

2.1、逻辑反

一般的逻辑是输入高电平,输出为高电平;输入低电平,输出为低电平。

当输入高电平12V时,下管Q2导通,

电流走向:Vout→Q2→GND,输出为低电平。

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图7 输入高电平,输出低电平

当输入低电平0V时,上管Q1导通,

电流走向:12V→Q1→Vout,输出为高电平。

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图8 输入低电平,输出高电平

2.2、有直通风险

如果单独输入0V或12V,那么该电路没有问题。但输入信号是变化的,电压信号高低电平的跳变有过渡的过程。

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图9 0~12V高低电平有个跳变过程

所以在中间某个电压,例如输入电压为6V时,上管Q1和下管Q2同时导通(直通),毫无疑问,管子一定会炸。

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图10 驱动电压为6V,上下管同时导通

正确的电路如下,分析见文章《基础小结 | 推挽输出和开漏输出》(点击标题查看)

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图11 正确的推挽电路

今天的文章就分享到这里,希望对你有帮助。






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( 发表人:刘芹 )

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