一種三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì)

欲利用三極管開關(guān)來控制大到1.5A的負(fù)載電流之啟閉動作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過大電流，卻不須要裝上散熱片，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流流過時(shí)，三極管呈飽和狀態(tài)，其VCE趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。

　　2 三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)的比較

　　截至目前為止，我們都假設(shè)當(dāng)三極管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，其基極與射極之間是完全短路的。事實(shí)并非如此，沒有任何三極管可以完全短路而使VCE=0，大多數(shù)的小信號硅質(zhì)三極管在飽和時(shí)，VCE（飽和） 值約為0.2伏特，縱使是專為開關(guān)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的交換三極管，其VCE（飽和） 值頂多也只能低到0.1伏特左右，而且負(fù)載電流一高，VCE（飽和） 值還會有些許的上升現(xiàn)象，雖然對大多數(shù)的分析計(jì)算而言，VCE（飽和） 值可以不予考慮，但是在測試交換電路時(shí)，必須明白VCE（飽和） 值并非真的是0。

　　雖然VCE（飽和）的電壓很小，本身微不足道，但是若將幾個(gè)三極管開關(guān)串接起來，其總和的壓降效應(yīng)就很可觀了，不幸的是機(jī)械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的方式來工作的，如圖3（a）所示，三極管開關(guān)無法模擬機(jī)械式開關(guān)的等效電路（如圖3（b）所示）來工作，這是三極管開關(guān)的一大缺點(diǎn)。

圖3 三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)電路

　　幸好三極管開關(guān)雖然不適用于串接方式，卻可以完美的適用于并接的工作方式，如圖4所示者即為一例。三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)相較，具有下列四大優(yōu)點(diǎn)s

　　（1）三極管開關(guān)不具有活動接點(diǎn)部份，因此不致有磨損之慮，可以使用無限多次，一般的機(jī)械式開關(guān)，由于接點(diǎn)磨損，頂多只能使用數(shù)百萬 次左右，而且其接點(diǎn)易受污損而影響工作，因此無法在臟亂的環(huán)境下運(yùn)作，三極管開關(guān)既無接點(diǎn)又是密封的，因此無此顧慮。

　?。?）三極管開關(guān)的動作速度較一般的開關(guān)為快，一般開關(guān)的啟閉時(shí)間是以毫秒 （ms）來計(jì)算的，三極管開關(guān)則以微秒（μs）計(jì)。

　?。?）三極管開關(guān)沒有躍動（bounce） 現(xiàn)象。一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間會有快速的連續(xù)啟閉動作，然后才能逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

　?。?）利用三極管開關(guān)來驅(qū)動電感性負(fù)載時(shí)，在開關(guān)開啟的瞬間，不致有火花產(chǎn)生。反之，當(dāng)機(jī)械式開關(guān)開啟時(shí)，由于瞬間切斷了電感性負(fù)載樣 上的電流，因此電感之瞬間感應(yīng)電壓，將在接點(diǎn)上引起弧光，這種電弧非但會侵蝕接點(diǎn)的表面，亦可能造成干擾或危害。

圖4 三極管開關(guān)之并聯(lián)聯(lián)接

　　3 三極管開關(guān)的測試

　　三極管開關(guān)不像機(jī)械式開關(guān)可以光憑肉眼就判斷出它目前的啟閉狀態(tài)，因此必須利用電表來加以測試。在圖5所示的標(biāo)準(zhǔn)三極管開關(guān)電路中，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，VEC的讀值應(yīng)該為0，反之當(dāng)開關(guān)切斷時(shí)，VCE應(yīng)對于VCC。

　　三極管開關(guān)在切斷的狀況下，由于負(fù)載上沒有電流流過，因此也沒有壓降，所以全部的供應(yīng)電壓均跨降在開關(guān)的兩端，因此其VCE值應(yīng)等于VCC，這和機(jī)械式開關(guān)是完全相同的。如果開關(guān)本身應(yīng)導(dǎo)通而未導(dǎo)通，那就得測試Vin的大小了。欲保證三極管導(dǎo)通，其基極的Vin電壓值就必須夠高，如果Vin值過低，則問題就出自信號源而非三極管本身了。假使在Vin的準(zhǔn)位夠高，驅(qū)動三極管導(dǎo)通絕無問題時(shí)，而負(fù)載卻仍未導(dǎo)通，那就要測試電源電壓是否正常了。

　　在導(dǎo)通的狀態(tài)下，硅三極管的VBE值約為0.6伏特，假使Vin值夠高，而VBE值卻高于和低于0.6伏特，例如VBE為1.5伏特或0.2伏特，這表示基射極接面可能已經(jīng)損壞，必須將三極管換掉。當(dāng)然這一準(zhǔn)則也未必百分之百正確，許多大電流額定的功率三極管，其VBE值經(jīng)常是超過1伏特的，因此即使 VBE的讀值達(dá)到1.5伏特，也未必就能肯定三極管的接面損壞，這時(shí)候最好先查閱三極管規(guī)格表后再下斷言。