怎么设置一个三极管开关

1、实际应用中常碰到的电路结构

实际应用中常用到的三极管设计实例：请为发光二极管设计一个三极管开关电路，已知发光二极管的正向压降为Vp=1V、工作电流Iv=10mA，三极管开关电路的Vcc=Vin=5V。

根据任务的已知条件和三极管的开关的典型电路结构，如图1-1所示，Vcc向负载提供工作电源，电流经过负载Rl、三极管c-e极后回到GND。

图 1-1 三极管开关典型电路

当三极管开关闭合时，三极管因饱和Vce(sat)=0.2V，这样负载Rl上电压为5V-0.2V=4.8V，如果把负载Rl直接换成发光二极管是不行的，因为任务中描述的发光二极管的正向压降Vf=1V，说明发光二极管两端电压只有稍大于1V就可以工作了，4.8V的电压大大超过了发光二极管的工作电压，而有可能烧毁它，所以，需要为发光二极管添加一个分压模块。

电阻串联时分压、并联时分流，于是给发光二极管串联上一个分压电阻Rc，如图1-2所示。

图 1-2 控制发光二极管的三极管开关

如果Vin =0V,三极管开关断开，Ic=Iv=0,此时发光二极管不发光，自然没有什么好研究的。关键问题是当Vin=5V时，三极管开关要闭合，Ic=100mA，如何确定图1-2中分压电阻Rc和电阻Rb的阻值才能让发光二极管获得适当的工作电压和工作电路呢？设计过程如下：

2、三极管的选型

三极管时开关中的核心器件，首先应该根据负载工作电流来确定三极管型号。比如任务中工作电流Iv=10mA,三极管的c极允许通过的电流应该高于这个电流，否则驱动无从谈起。由于本任务的电流较小，所以一般的小功率三极管如2N3904就可以胜任，所以确定选用2N3904.类似的，如果负载的工作电流为800mA，最好选用Ic=1A的三极管。

图 1-3 控制发光二极管的三极管开关

3、计算分压电阻

三极管开关的负载可以时发光二极管、蜂鸣器、电机等，不同负载有不同的工作电压和工作电流。为了让负载在适当的条件下工作，一般都需要给负载串联一个电阻，如图1-3所示电路。

可以结合二极管工作电流Iv=10mA得：

可以求得集电极电阻Rc:

 

4、计算基极电流Ib

基极电流Ib要保证能让三极管进入饱和状态，此时直流增益hfe比三极管在放大区时要小的多，一般可取hfe=50，所以基极电流：

5、计算基极电阻Rb

为了保护三极管的基极，通常会在基极上串联一个电阻，如图1-4所示的Rb：

图 1-4 控制发光二极管的三极管开关

三极管饱和时，Vbe=0.7V，于是根据欧姆定律可得：

这样就把图1-4所示三极管开关中两个电阻Rc和Rb的阻值都确定了，如果电路的参数发生了变化，如Vcc变为12V或负载工作电压、工作电流发生变化按照以上几个步骤就可以设计出一个新的三极管开关来。



审核编辑：刘清