基极/集电极电阻选择痛点
我们在使用三极管作为开关使用时,都要在基极加一个限流电阻,和MOS管不同,这个电阻是必须存在的,起限流作用,否则有烧坏三极管或者单片机管脚的风险。那么这个电阻如何选择呢?这个电阻阻值可选的范围很宽泛,就好像随便选也能正常工作,实际上真是如此吗?集电极电阻也有同样的问题,如下图所示:
基极/集电极电阻选择方法
集电极电阻选择
使用三极管做开关使用,要么饱和导通,要么截止,我们期望饱和导通时集电极电流不能超过最大值限制,这个很容易达到,因为现在的三极管饱和电流都能承受几百mA,比如MMBT3904最大集电极电流为200mA。另外,从节约能源的角度,我们期望Ic尽量的小,根据经验很容易就能选出R6,假设R6=10k,以上电路饱和导通时Ic=0.33mA,可以说非常小了。可以根据自己需要选择R6。
基极电阻选择
重点来了,这个基极电阻就稍微麻烦了,我们慢慢来分析,三极管截止就不用讲了,直接低电平就好。来看饱和状态,假定R6=10k,且三极管饱和,这时Ic=0.33mA,那么就要求Ib足够大,大到能够使Ic达到0.33mA,使三极管进入饱和状态。
我们都知道在三极管放大区Ib=βIc,但是饱和区就不符合此公式了,不过我们可以假设三极管即将进入饱和(或者说在临界饱和),在这个工作点来分析,就可以应用此公式了,误差不是很大,但是参数β不知道,去哪里获取呢?当然是三极管的datasheet,我们以MMBT3904为例子,手册截图如下:
手册中给的hFE(β)数值竟然变化如此之大,是不是很奇葩,其实这也是三极管的特性之一。随着集电极电流Ic增大,hFE先增大后减小。手册里还有一个hFE曲线图,仔细一看曲线怎么和表格对不上哇?原来表格中是hFE最小值,曲线中是hFE典型值,真是“挺乱的”。
在这里我们不能使用曲线的典型值计算,我们要使用最小值计算,因为一批出厂的同型号三极管hFE分散的厉害,要覆盖到所有三极管,Ic=0.33mA,必须使用最小值计算,可以根据表格里的数值(0.1mA
以上计算过程得出基极电阻220k,也可以使用更小的电阻,电阻越小基极电流越大,三极管越饱和。另外,hFE随温度变化也挺剧烈,也可以根据自己需求适当考虑温度参数。
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