一,、導讀

二,、三極管驅(qū)動負載

在數(shù)字電路設計的中，往往需要把數(shù)字信號經(jīng)過開關(guān)擴流器件來驅(qū)動一些蜂鳴器,、LED,、繼電器等需要較大電流的器件，用得最多的開關(guān)擴流器件要數(shù)三極管,。然而在使用的過程中,，如果電路設計不當，三極管無法工作在正常的開關(guān)狀態(tài),，就達不到預期的目的,，有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板，導致浪費,。下面來看幾個三極管做開關(guān)的常用電路畫法,。

如第一幅圖a電路用的是NPN管,，注意蜂鳴器接在三極管的集電極,，驅(qū)動信號可以是常見的3.3V或者5VTTL，高電平開通,，電阻按照經(jīng)驗法可以取4.7K,。例如a電路，開通時假設為高電平5V,，基極電流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,，可以使三極管完全飽和。

第一幅圖b電路用的是PNP管,，同樣把蜂鳴器接在三極管的集電極,，不同的是驅(qū)動信號是5V的TTL電平。以上這兩個都可以正常工作,。

第二幅圖的這兩個電路相比第一幅圖兩個圖來說，最大的區(qū)別在于被驅(qū)動器件接在三極管的發(fā)射極,。同樣看a電路,，開通時假設為高電平5V，基極電流Ib=(5V-0.7V-UL)/4.7K,，其中UL為被驅(qū)動器件上的壓降,。可以看到,，同樣取基極電阻為4.7K,，流過的基極電流會比第一幅圖a電路的要小,，小多少要看UL是多少。

如果UL比較大,，那么相應的Ib就小,，很有可能導致三極管無法工作在飽和狀態(tài)，使得被驅(qū)動器件無法動作,。有人會說把基極電阻減小就可以了呀,，可是被驅(qū)動器件的壓降是很難獲知的，有些被驅(qū)動器件的壓降是變動的,，這樣一來基極電阻就較難選擇合適的值,，阻值選擇太大就會驅(qū)動失敗，選擇太小,，損耗又變大,。所以，在非不得已的情況下,，不建議選用第二幅圖的這兩種電路,。

我們再來看第三幅圖這兩個電路,。驅(qū)動信號為3.3VTTL電平,，而被驅(qū)動器件開通電壓需要5V。在3.3V的MCU電路中,，不小心的話很容易就設計出這兩種電路,，而這兩種電路都是錯誤的。

先分析a電路,，這是典型的“發(fā)射極正偏,，集電極反偏”的放大電路,，或者叫射極輸出器,。當PWM信號為3.3V時，三極管發(fā)射極電壓為3.3V-0.7V=2.6V,，無法達到期望的5V,。

b電路也是一個很失敗的電路，首先這個電路開通是沒有問題的,，當驅(qū)動信號為低電平時,，被驅(qū)動器件可以正常動作。然而這個電路是無法關(guān)斷的,，當驅(qū)動信號PWM為3.3V高電平的時候,，Ube=5V-3.3V=1.7V仍然可以使三極管開通，于是無法關(guān)斷,。

在這里,，有人會說用過這個電路,，沒有問題啊，而且MCU的電壓也是3.3V,。我說你用的肯定是OD（開漏）驅(qū)動方式,，而且是真正的OD或者是5V容忍的OD，比如STM32的很多IO口都可以設置為5V容忍的OD驅(qū)動方式（但是有些是不行的）,。當驅(qū)動信號為OD門驅(qū)動方式時,，輸出高電平，信號就變成了高阻態(tài),，流過基極的電流為零,，三極管可以有效關(guān)斷，這個時候b電路依然有效,。什么是單片機的5V容忍,，請看這里關(guān)于單片機的那些“假”O(jiān)D門陷阱，什么樣的IO口具備5V容忍能力

綜合以上幾種電路的情況分析,，得到第四幅圖這兩種個人認為是最優(yōu)的驅(qū)動電路，與第一幅圖不同的是,，第四幅圖在基極與發(fā)射極之間多加了一個100K的電阻,，這個電阻也是有一定作用的，可以讓三極管有一個已知的默認狀態(tài),。當輸入信號去除的時候,，三極管還處于關(guān)斷狀態(tài)。在安全和穩(wěn)定的方面考慮,，多加的這個電阻還是很有必要的,，或者說可以讓三極管工作在更好的開關(guān)狀態(tài)。

三極管作為開關(guān)器件,，雖然驅(qū)動電路很簡單,，要使電路工作更加穩(wěn)定可靠，還是不能掉以輕心,。為了不容易出錯,，個人建議是優(yōu)先采用第四幅圖的電路，盡量不采用第二幅圖的電路,，避免使用第三幅圖的工作狀況,。