三极管电路解惑:三极管开关电路中,基极电阻如何取值?

三极管是电子电路设计中最常用的元器件之一,三极管在使用时具有三个工作区域,分别为:截止区、放大区和饱和区。所以,三极管即可以用在小信号放大电路中起到信号放大作用,又可以用作电子开关用在电路中控制通断。

三极管用作放大电路时,具有三种基本的用法,分别为:共射极放大电路、共集电极放大电路和共发射极放大电路。在用作开关时,需要在基极串联一个电阻,起到限流作用,那么这个基极电阻该如何选取呢?今天和大家分享一下相关的内容。

1- 三极管以及工作区域

三极管用作开关时,需要工作在截止状态和饱和状态。三极管断开时工作在截止关断状态,三极管导通时工作在饱和导通状态。集电极电流是随着基极电流的增大而增大的,当集电极电流增大到一定程度时,再增加基极电流,集电极电流不再增加,即三极管处于饱和状态。可见这个基极电阻的选取是和集电极电流或者说是负载电流相关的。所以,三极管用作开关时要首先确定负载的电流。

以三极管驱动继电器电路为例,介绍基极电阻的选取方式。

2-三极管驱动继电器电路

首先确定集电极电流

以松乐继电器SRD-05VDC-SL-C为例,该继电器的额定工作电压为5V,线圈电阻为70Ω,那么流过线圈的电流为IC=5/70=71.4mA。

再次确定基极电流

三极管具有放大倍数β,该值是一个范围,基极电流IB和集电极电流IC的关系为:IC = β×IB。由以上公式计算得到IB=IC/β=71.4/80=892.5uA。

3-三极管基极电流和集电极电流

最后确定基极电阻值

假设三极管基极的驱动信号的电平为U=5V,而三极管在正常工作时基极和发射极之间的压差Ube大约为0.7V,那么基极电阻的计算方法如下:

R=(U-Ube)/IB=(5-0.7)/0.8925=4.8KΩ。

基极电流的选取要小于4.8KΩ,因为三极管的放大倍数β是一个范围,为了让三极管完全饱和会让基极电流稍大一点,即基极电阻选的再小一些,根据上面的计算,可以选择3.3KΩ的电阻。当时不能太小,以防止基极电流过大把三极管烧坏。

另外,可以在基极和发射极之间加一个下拉电阻,防止程序在初始化时的误动作,提高抗干扰性和稳定性。

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