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。
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
图2 PNP
三极管无法关闭
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
图3 NPN
三极管不能正常工作
当输入高电平时:
Vbe=3.3V-0.7V=2.6V,三极管开通;
开通后V
e
≈
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
图4 负载LED位置放错
两个电路的负载LED都接在三极管的发射极,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):
图5 正确的驱动电路
电路二、推挽电路
该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。
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
。
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。
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。
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。
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)
图
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正确的推挽电路