三极管开关电路设计过程[通俗易懂]

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三极管作为开关，是三极管工作于饱和区，以NPN型三极管为例（以下全部是）

如图所示：当Vin=0时，三极管b-e之间没有正向偏置，而截止，相当于断开状态，此时Vce=Vcc，c极电流Ic=0；

当三极管闭合（处于饱和区），负载Rc与三极管相当于串联，流经Rc的电流，通过欧姆定律可知，Ic=（Vcc-Vce）/Rc，（此时Ic为为饱和电流，即c极所能达到最大的电流，Vce为c极与e极的饱和电压，一般取0.2v），按照图中所示参数，此时可以计算得到Ic=9.8mA，又根据hFE（直流增益，一般三极管的手册会给出，这里面取值50）=Ic/Ib，所以可得Ib=196uA，又因为三极管导通的时候b极和e极间会有0.7v的压降，此时Rb上的电压为Vin-Vbe（b极与e极间的电压），假设Vin=5v，可以计算出Rb=（Vin-Vbe）/Ib=22kΩ；

以上运算过程可以说明，当Vin=5v，Rb=22kΩ，Vcc=10v时，三极管闭合，并能像Rc提供9.8mA的电流；当Vin=0时，三极管断开。

根据这些既可以设计以三极管为开关的电路了，比如说，用三极管为蜂鸣器设计个开关电路，假设蜂鸣器的正向压降为1v，工作电流为10mA，三极管的Vcc=Vin=5v；

首先可以确定三极管闭合时Vce=0.2v，一般负载都与三极管的c极相连，三极管闭合时负载就相当于与三极管串联，由此时Vcc=5v、Vce=0.2v，可以确定负载的上的电压为4.8v，而蜂鸣器的正常工作电压由条件可知只要比1v大一点就可以了，4.8v远远超过其工作电压，为防止其烧坏，需要添加分压模块，得到如图电路（图中用发光二级光代替蜂鸣器）：

首先确定三极管，根据条件三极管的c极需要允许通过的电流要大于10mA，一般的小功率三极管2N3904就可以（具体三极管选型要看负载的工作电流），如果Vin=0v时，三极管断开蜂鸣器不工作；蜂鸣器正常工作需要三极管进去饱和区并且蜂鸣器两端电压为1v，工作电流为10mA，由于三极管进入饱和区，所以Vce=0.2v，则可以计算出Rc=（Vcc-1v-Vce）/10mA；

又根据hFE（直流增益）=Ic/Ib，则可以得到Ib=Ic/hFE；

得到Ib之后，又因为三极管处于导通状态，所以b极和e极之间的压降为0.7v，即Vbe=0.7，所以可得，Rb=（Vin-Vbe）/Ib；

这样就将Rb以及Rc的阻值确定出来，当Vin=5时蜂鸣器就正常工作了；

如果Vcc的值变了，用同样的方法计算，现在用三极管当开关控制发光二极管、蜂鸣器、电机、继电器。。。

上述是NPN型三极管，其实PNP型三极管也经常被用来当开关使用，只不过PNP型三极管是Vin是高电平三极管是断开，Vin低电平三极管是导通；

NPN型三极管电流是从c极流入e极流出，而PNP型的则是从e极流入，c极流出；

NPN型三极管是c极接负载并接Vcc，PNP型则是e极接Vcc，但是负载依旧接在c极；

如图所示是PNP型三极管控制发光二极管

这里就不详细推导了。

总体来说写的比较乱，如果发现不对的地方，欢迎大家留言指正，或者加qq1513781014，有什么不懂得地方也欢迎留言，或者加qq，一起交流学习