硬件基础常识【2】--常见的BJT开关电路讲解

2023-11-03 17:20

本文主要是介绍硬件基础常识【2】--常见的BJT开关电路讲解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

  • NPN型开关电路
    • 电阻的作用
    • 何时加上集电极的限流电阻
    • 为何不将负载接在发射极上
  • 为何我的BJT在冒烟
  • 总结

NPN型开关电路

NPN型BJT的开关电路应用十分广泛,特别是在学校做课设或者参加比赛时,比如用单片机来控制蜂鸣器,单片机的引脚一般只能输出几个毫安的电流,而一般蜂鸣器至少也要几十个毫安,这时就需要一个驱动电路来控制,NPN型BJT的开关电路是首选。NPN型BJT开关电路十分经典的电路应用如图所示。

上面两个电路最大的区别就是有无集电极的限流电阻,先来说说其他电阻的作用。

电阻的作用

【1】R1的作用。
电阻R1为基极限流电阻,顾名思义它就是限制基极的电流大小;BJT的两个PN结都会消耗功率,然后以热量的形式耗散,即就是其耗散功率Pc,对于Pc主要还是来源于集电极的PN结,但是也不可忽略发射结产生的热量,功率P=Ib·Vbe,一般将Ib的电流控制在几个毫安内,其耗散功率也就几个毫瓦,属于非常好的状态,所以R1不能太小。
图中Ib≈(3.3V-0.7V)/1KΩ=2.6mA
【2】R2与R3的作用。
电阻R2、R3的主要作用就是确保BJT能够可靠的关断。当基极为低电平时NPN型BJT会截止,但是如果有干扰(电平时间非常短),这两个电阻就是很好的通路能够滤掉干扰;另外我们的单片机引脚在初始化的过程中可能会出现高阻抗(输出电平不确定)的情况,这时下拉电阻能够很好的将电平拉低,确保三极管可靠截止。

何时加上集电极的限流电阻

这个得根据实际情况而定,比如上方的电路图中,左边负载是5V/1W的灯泡,也就是在额定电压5V下流过灯泡的电流为200mA,然而我们的VDD也才5V,Vce的电压很小可忽略不计,此时点炮恰好工作在最稳定的状态下,再者200mA也没有超过Ic的最大电流,所以不加限流电阻直接上;右边负载为2.1V@20mA的LED,也就是LED最大工作电流为20mA,此时压降为2.1V,VDD远高于了LED的工作电压,所以必须要加限流电阻(也就是分压);还有一种情况就是即便VDD恰好等于2.1V,但为了考虑LED的使用寿命,我们希望电流小一点,那就得加限流电阻,即便限流电阻会分掉一小部分电压,其实LED可能在1.9V就导通了,选好合适的限流电阻并不会影响LED的正常工作。

为何不将负载接在发射极上

首先请注意本文是把BJT当做开关来使用,不是放大电路。
请添加图片描述
如图BJT有①②两个回路,并且①回路控制②回路,两个回路的电流都会流向发射极。
【1】如果将负载接在发射极,负载波动将会影响两个回路,①回路受影响又会回过头影响②回路,所以稳定性不好。
【2】发射极接负载之前,基极的电压只需略高于0.7V就能让发射结导通,在接了负载之后还需要加上负载正常工作的压降才能够使发射结导通,这样一来就增加了控制端口的电压,如果负载正常工作电压高一点,那基极的电压就可能必须要高于3.3V才能让其正常工作,这与主流的单片机输出电平不相符,如果需要单片机控制还需外加电路,增加了电路的复杂性。

为何我的BJT在冒烟

BJT由两个PN结组成,分别是集电结和发射结,这两个PN结在正常工作时都是会发热的,热量在可控范围内就相安无事,如果失控可能就会冒烟。
BJT的基本参数中有个叫Pc(耗散功率),由于发射结上的电流(Ib)一般我们都给得很小(除非你不加限流电阻直接上),再加上Vbe也不大,其实它的耗散功率一般最大就几个毫瓦,对于BJT而言完完全全能接受,所以Pc主要来源于集电结上的耗散功率,集电结的耗散功率偏大一般有两种原因。
【1】BJT导通了,但是并没有工作在深度饱和区,此时Vce可能就比较大,当Ic的电流急剧增大时Pc=Ic·Vce自然就非常大,超过了BJT的最大耗散功率(一般而言三百毫瓦)就会冒烟咯。
【2】BJT工作在深度饱和区,Vce的确很小了,但集电极的限流电阻没选好,导致集电极可能电流很大,这样也会冒烟咯。
其实BJT冒烟有很多原因,比如BJT选型不合适,比如负载短路等等,具体问题需要具体分析,这里只是老道遇见的比较常见的,并不能代表一切问题,我们在选择BJT之前一定要考虑好参数,要保证留有一定的裕度,同时一定确保BJT工作在深度饱和区。
如何让BJT工作在深度饱和区请看: 如何让BJT工作在深度饱和区

总结

【1】NPN典型的开关电路在应用时一定要确保其工作在深度饱和区;
【2】负载尽量不要接在发射极;
【3】Ib的电流尽可能的小(几个毫安就很大了),好控制发射结上的耗散功率保持在很小的范围;
【4】在选择BJT的时候一定要注意Pc(耗散功率)参数,选择合适的集电极限流电阻(阻值、功率等)。
【5】具体问题具体分析,具体应用具体分析,不要拿着人家的电路就直接用。

备注:小白理解,不喜勿喷,欢迎大家批评指正
请添加图片描述

这篇关于硬件基础常识【2】--常见的BJT开关电路讲解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/339729

相关文章

前端bug调试的方法技巧及常见错误

《前端bug调试的方法技巧及常见错误》:本文主要介绍编程中常见的报错和Bug,以及调试的重要性,调试的基本流程是通过缩小范围来定位问题,并给出了推测法、删除代码法、console调试和debugg... 目录调试基本流程调试方法排查bug的两大技巧如何看控制台报错前端常见错误取值调用报错资源引入错误解析错误

Java集合中的List超详细讲解

《Java集合中的List超详细讲解》本文详细介绍了Java集合框架中的List接口,包括其在集合中的位置、继承体系、常用操作和代码示例,以及不同实现类(如ArrayList、LinkedList和V... 目录一,List的继承体系二,List的常用操作及代码示例1,创建List实例2,增加元素3,访问元

通俗易懂的Java常见限流算法具体实现

《通俗易懂的Java常见限流算法具体实现》:本文主要介绍Java常见限流算法具体实现的相关资料,包括漏桶算法、令牌桶算法、Nginx限流和Redis+Lua限流的实现原理和具体步骤,并比较了它们的... 目录一、漏桶算法1.漏桶算法的思想和原理2.具体实现二、令牌桶算法1.令牌桶算法流程:2.具体实现2.1

Python使用国内镜像加速pip安装的方法讲解

《Python使用国内镜像加速pip安装的方法讲解》在Python开发中,pip是一个非常重要的工具,用于安装和管理Python的第三方库,然而,在国内使用pip安装依赖时,往往会因为网络问题而导致速... 目录一、pip 工具简介1. 什么是 pip?2. 什么是 -i 参数?二、国内镜像源的选择三、如何

C++初始化数组的几种常见方法(简单易懂)

《C++初始化数组的几种常见方法(简单易懂)》本文介绍了C++中数组的初始化方法,包括一维数组和二维数组的初始化,以及用new动态初始化数组,在C++11及以上版本中,还提供了使用std::array... 目录1、初始化一维数组1.1、使用列表初始化(推荐方式)1.2、初始化部分列表1.3、使用std::

0基础租个硬件玩deepseek,蓝耘元生代智算云|本地部署DeepSeek R1模型的操作流程

《0基础租个硬件玩deepseek,蓝耘元生代智算云|本地部署DeepSeekR1模型的操作流程》DeepSeekR1模型凭借其强大的自然语言处理能力,在未来具有广阔的应用前景,有望在多个领域发... 目录0基础租个硬件玩deepseek,蓝耘元生代智算云|本地部署DeepSeek R1模型,3步搞定一个应

SQL 中多表查询的常见连接方式详解

《SQL中多表查询的常见连接方式详解》本文介绍SQL中多表查询的常见连接方式,包括内连接(INNERJOIN)、左连接(LEFTJOIN)、右连接(RIGHTJOIN)、全外连接(FULLOUTER... 目录一、连接类型图表(ASCII 形式)二、前置代码(创建示例表)三、连接方式代码示例1. 内连接(I

Python安装时常见报错以及解决方案

《Python安装时常见报错以及解决方案》:本文主要介绍在安装Python、配置环境变量、使用pip以及运行Python脚本时常见的错误及其解决方案,文中介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下... 目录一、安装 python 时常见报错及解决方案(一)安装包下载失败(二)权限不足二、配置环境变量时常见报错及

Python itertools中accumulate函数用法及使用运用详细讲解

《Pythonitertools中accumulate函数用法及使用运用详细讲解》:本文主要介绍Python的itertools库中的accumulate函数,该函数可以计算累积和或通过指定函数... 目录1.1前言:1.2定义:1.3衍生用法:1.3Leetcode的实际运用:总结 1.1前言:本文将详

Go语言利用泛型封装常见的Map操作

《Go语言利用泛型封装常见的Map操作》Go语言在1.18版本中引入了泛型,这是Go语言发展的一个重要里程碑,它极大地增强了语言的表达能力和灵活性,本文将通过泛型实现封装常见的Map操作,感... 目录什么是泛型泛型解决了什么问题Go泛型基于泛型的常见Map操作代码合集总结什么是泛型泛型是一种编程范式,允