在数字电路规划傍边，运用最多的当属三极管，它常常把数字信号经过开关扩流器材来驱动蜂鸣器、LED、继电器等需求交大电流的器材。
本文只需是关于三极管开关电路的相关介绍，并侧重探讨了三极管开关电路的原理以及电路类型。
三极管
三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种操控电流的半导体器材其效果是把弱小信号扩大成起伏值较大的电信号， 也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体根本元器材之一，具有电流扩大效果，是电子电路的中心元件。三极管是在一块半导体基片上制造两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分红三部分，中心部分是基区，两边部分是发射区和集电区，摆放方法有PNP和NPN两种。
三极管驱动开关电路图10大类型
三极管开关电路图原理
晶体管开关电路（作业在饱满态）在现代运用中层出不穷，经典的74LS，74ALS等内部都运用了晶体管开关电路，仅仅驱动才能一般算了。
TTL晶体管开关电路按驱动才能分为小信号开关电路和功率开关电路；按晶体管衔接方法分为发射极接地（PNP晶体管发射极接电源）和射级跟从开关电路。
发射极接地开关电路
1．1 NPN型和PNP型根本开关原理图：
上面的根本电路离实践规划电路还有些间隔：因为晶体管基极电荷存储堆集效应使晶体管从导通到断开有一个过渡进程（当晶体管断开时，因为R1的存在，减慢了基极电荷的开释，所以Ic不会立刻变为零）。也便是说发射极接地型开关电路存在关断时刻，不能直接运用于中高频开关。
1．2 有用的NPN型和PNP型开关原理图1（增加加快电容）
解说：当晶体管忽然导通（IN信号忽然发作跳变），C1瞬间短路，为三极管快速供给基极电流，这样加快了晶体管的导通。当晶体管忽然关断（IN信号忽然发作跳变），C1也瞬间导通，为卸放基极电荷供给一条低阻通道，这样加快了晶体管的关断。C一般取值几十到几百皮法。电路中R2是为了确保没有IN输入高电平时三极管坚持关断情况；R4是为了确保没有IN输入低电平时三极管坚持关断情况。R1和R3是基极电流限流用。
1．3 有用的NPN型开关原理图2（消特基二极管钳位）
解说：因为消特基二极管Vf为0．2至0．4V比Vbe小，所以当晶体管导通后大部分的基极电流是从二极管然后经过三极管到地的，这样流到三极管基极的电流就很小，堆集起来的电荷也少，当晶体管关断（IN信号忽然发作跳变）时需求卸放的电荷少，关断天然就快。
1．4 实践电路规划
在实践电路规划中需求考虑三极管Vceo，Vcbo等满意耐压，三极管满意集电极功耗；经过负载电流和hfe（取三极管最小hfe来核算）核算基极电阻（要为基极电流留0．5至1倍的余量）。留意消特基二极管反向耐压。
三极管开关电路规划
三极管除了能够作为沟通信号扩大器之外，也能够做为开关之用。严厉说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不彻底相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特色。图1所示，即为三极管电子开关的根本电路图。
由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，
根本的三极管开关
输入电压Vin则操控三极管开关的敞开（open）与闭合（closed）动作，当三极管呈敞开情况时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合情况时，电流便能够流转。具体的说，当Vin为低电压时，因为基极没有电流，因而集电极亦无电流，致使衔接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的敞开，此刻三极管乃胜作于截止（cutoff）区。
同理，当Vin为高电压时，因为有基极电流活动，因而使集电极流过更大的扩大电流，因而负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此刻三极管乃胜作于饱满区（saturation）。838电子
1、三极管开关电路的剖析规划
因为对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0．6伏特，因而欲使三极管截止，Vin有必要低于0．6伏特，以使三极管的基极电流为零。一般在规划时，为了能够更确认三极管必处于截止情况起见，往往使Vin值低于0．3伏特。（838电子资源）当然输入电压愈挨近零伏特便愈能确保三极管开关必处于截止情况。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极有必要短路，就像机械开关的闭合动作相同。欲如此就有必要使Vin到达够高的准位，以驱动三极管使其进入饱满作业区作业，三极管呈饱满情况时，集电极电流相当大，简直使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便挨近于0，而使三极管的集电极和射极简直呈短路。在抱负情况下，依据奥姆规律三极管呈饱满时，其集电极电流应该为﹕
因而，基极电流最少应为：
上式表出了IC和IB之间的根本关系，式中的β值代表三极管的直流电流增益，对某些三极管而言，其沟通β值和直流β值之间，有着甚大的差异。欲使开关闭合，则其Vin值有必要够高，以送出超越或等于（式1）式所要求的最低基极电流值。因为基极回路仅仅一个电阻和基射极接面的串联电路，故Vin可由下式来求解﹕
旦基极电压超越或等于（式2）式所求得的数值，三极管便导通，使悉数的供给电压均跨在负载电阻上，而完成了开关的闭合动作。
总而言之，三极管接成图1的电路之后，它的效果就和一只与负载相串联的机械式开关相同，而其启闭开关的方法，则能够直接运用输入电压便利的操控，而不须选用机械式开关所常用的机械引动（mechanicalactuator）﹑螺管柱塞（solenoidplunger）或电驿电枢（relayarmature）等操控方法。
为了防止混杂起见，本文所介绍的三极管开关均选用NPN三极管，当然NPN三极管亦能够被当作开关来运用，仅仅比较不常见算了。
三极管开关电路的运用误区
如图（a）所示，用NPN三极管，蜂鸣器衔接到三极管的集电极，驱动信号是常见的3.3V或许5V TTL电平，高电平导通，电阻依照经验值取4.7KΩ，三极管导通时假定高电平为5v,基极电流为：
Ib=（5-0.7）V ÷4.7KΩ = 0.9mA
它能够使 三极管彻底饱满。
如图（b）所示，用NPN三极管，相同把蜂鸣器衔接到三极管集电极，不同的是 是还用的驱动信号是5V的TTL电平。
以上两个电路都能够正常作业，只需PWM驱动信号作业在适宜的频率下，蜂鸣器（有源）就会宣布最大的声响。
图2和图1比照，最大的差异便是被驱动器材衔接到了三极管的发射机。
如图（c）所示，三极管导通时假定高电平是5V，基极电流为
Ib=（5-0.7-UL）V ÷4.7KΩ
其间，UL为被驱动器材上的压降。能够看出，相同取活跃电阻为4.7KΩ ，流过基极的电流会比图1中的（a）电路电流要小，小多少需求看UL为多少：假如UL较大，那么相应的Ib也就会很小，很有或许导致三极管无法作业在饱满情况，使得驱动器材无法动作 。有人以为把基极电阻调小就好了，但是被驱动器材的压降是很难获悉的，有些被驱动器材的压降是变化的，这样一来 ，基极电阻就很难挑选适宜：阻值选的太大，会导致驱动失利 ； 阻值挑选太小，损耗又变大。所以，不在万不得已的情况下，不主张用图2的两种电路。
如图3，驱动信号为3.3V电平，而被驱动器材导通电压需求5V。在3.3V单片机电路中，若不当心，就简单规划出这两种电路。
如图（e）所示，这是典型的“发射极正偏，集电极反偏”的扩大电路，或许叫做射极输出器。当PWM信号为3.3V时，三极管发射极电压为3.3V-0.7V=2.6V，无法到达希望的5V。
如图（f）所示，这是一个失利的电路。首要，这个电路无法断开，当驱动信号PWM为3.3V高电平是，Ube=5V-3.3V = 1.7V 仍然能够使三极管导通，所以电路无法断开。在这里，有人会说用过这个电路，他没有问题，并且单片机的电压也是3.3V。笔者个人以为这个人用的是OD（开漏）驱动方法，并且是真实的ＯＤ或许是５Ｖ能够忍受的ＯＤ，比方ＳＴＭ３２的许多IO都能够设置为OD门驱动方法，输出高电平，信号就变成了高阻态，流过基极电流为0，三极管能够有用截止，这时分图（f）仍然有用。
综上几种电路，得到上图两种最优电路。与图（1）不同，图（4）在基极和发射机之间增加了一个100KΩ的电阻，这个电阻有必定的效果，能够让三极管有一个已知的默许情况。当输入信号被除掉的时分，三极管还处于截止情况。从安全性方面考虑，多加这个电阻仍是很有必要的，或许说能够让三极管作业在更好的开关情况。
结语
关于三极管开关电路的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎纠正。
