三極管

三極管的Datasheet 里，到底有什么明堂？

看似簡(jiǎn)單到不能再簡(jiǎn)單的三極管驅(qū)動(dòng)繼電器電路、三極管驅(qū)動(dòng)LED或者LED背光電路，你是不是感覺閉著眼睛都能畫出來？

這么小case的事情，為什么板子還是會(huì)各種問題？這類不良通常查到最后，多是通過修改元器件選型來解決，為什么？原來的器件參數(shù)不夠了啦~~~~

帶著應(yīng)用目的和需求，我們今天來過一下三級(jí)管的Datasheet。

案例：三極管驅(qū)動(dòng)繼電器

這個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，是再熟悉再簡(jiǎn)單不過了。為什么你的板子就盛開各種奇葩，繼電器不吸合，三極管導(dǎo)通了，三極管斷開了，續(xù)流二極管冒煙了。帶著這個(gè)需求，我們來看一份NPN三極管的Datasheet 給了我們哪些信息。

從上圖我們看出，當(dāng)R1左側(cè)的控制電平由低到高，不管R1左側(cè)是5V電平還是3.3V電平，只有驅(qū)動(dòng)電流合適，T1就能導(dǎo)通。那么T1三極管CE之間能承受的最大電流必須大于繼電器線圈的電流。不僅如此，我們知道，元器件在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱，導(dǎo)致器件溫升，在設(shè)計(jì)冗余足夠的情況下，器件溫升越少，對(duì)封閉的電子設(shè)備內(nèi)部總的溫升就越少。所以一般會(huì)放40%~60%，甚至在對(duì)成本不敏感的情況下，放更多余量。

我們先看繼電器的驅(qū)動(dòng)信息：

應(yīng)用標(biāo)稱12V的規(guī)格，結(jié)合汽車電子一般以16V作為電源波動(dòng)上限的做法，繼電器開啟時(shí)電流在66.7 x （16/12）=89mA。

當(dāng)然，以上只是我們考慮到的指標(biāo)，那其他指標(biāo)呢，我們通過閱讀三級(jí)管的Datasheet來獲取，這里我們用一款車規(guī)級(jí)三極管（2SCR513P）為例。

首先，對(duì)于89mA的電流，該器件間隔60%也有400mA，這一條件滿足。

緊接著，絕對(duì)最大值表，一一羅列了該器件各項(xiàng)指標(biāo)的最大上限，如果你對(duì)產(chǎn)品工況熟悉，請(qǐng)逐條對(duì)照看，是否有超出或接近臨界的地方，如果尚不清楚，可以通過仿真來檢查，這里需要說明一下，仿真只能摸底，有條件的情況下，最好能讓產(chǎn)品工作在極限工況時(shí)，測(cè)一下這些指標(biāo)是否超出：

因?yàn)檫@個(gè)電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以下表未框選的范圍關(guān)于響應(yīng)時(shí)間，可以略過。

進(jìn)入第三頁(yè)，第一幅圖是不同溫度下，集電極電流與基極電壓的關(guān)系曲線，特定條件在左上方標(biāo)出。三極管工作在開關(guān)模式時(shí)，外接阻容只要在相應(yīng)的范圍內(nèi)即可。對(duì)照下圖，考察驅(qū)動(dòng)和分壓電阻的電壓電流，是否合適，是否使三極管工作在飽和區(qū)或截止區(qū)。

圖2是我們最熟悉的三極管放大曲線圖，為了同一個(gè)目的，檢查我們的電阻是否使三極管能工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。

后面的圖，所涉及的三極管各參數(shù)，依次檢查是否能是三極管能個(gè)條件下工作在開關(guān)模式下，且都能將繼電器驅(qū)動(dòng)電流這個(gè)指標(biāo)包含在內(nèi)。一旦發(fā)現(xiàn)有超出，可以調(diào)整外部器件相應(yīng)的取值。

后面有一幅測(cè)試三級(jí)管開關(guān)速度的建議電路，對(duì)于繼電器驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，沒有太大意義，因?yàn)槔^電器從物理特效和應(yīng)用需求上，都不可能在毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)的時(shí)間間隔內(nèi)切換。

第六頁(yè)是器件的封裝信息，這對(duì)Layout 工程師非常重要，別隨便調(diào)出個(gè)庫(kù)里的封裝就往PCB上導(dǎo)入，到時(shí)候要么搭線，要么這一輪打板報(bào)廢。

歷史的車輪進(jìn)行到這里，大多是封裝都是標(biāo)準(zhǔn)的，只要核對(duì)一致，不一定需要重新畫一個(gè)。在此強(qiáng)烈推薦來芯片之家官網(wǎng)下載對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)封裝，為你的設(shè)計(jì)加速。

Datasheet第7頁(yè)，是Notice部分，由此進(jìn)入“忠告模式”，條條與應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)，所有建議你每讀一條，都與你能了解的產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景、工況做一下比較。也許它與你在樣品臺(tái)上的功能實(shí)現(xiàn)無關(guān)，但與你產(chǎn)品向誰(shuí)出售有關(guān)。

第六條提到了瞬態(tài)過載，如果你的產(chǎn)品會(huì)工作在類似工況，有必要根據(jù)對(duì)應(yīng)表述增加保護(hù)器件，且通過相關(guān)測(cè)試認(rèn)證。

后面依次為安裝/焊接注意事項(xiàng)，應(yīng)用電路和外部復(fù)雜的相關(guān)申明。筆者建議，不管最后這些都由誰(shuí)去實(shí)施，作為設(shè)計(jì)者，都應(yīng)該以一定的形式或內(nèi)部流程把相關(guān)信息傳遞給其他職能部門的同事。例如采購(gòu)是采購(gòu)什么形式的，大盤還是小盤，什么封裝規(guī)格，物流事項(xiàng)，雖然這是看是采購(gòu)部門的責(zé)任，實(shí)際上就是選型任務(wù)的產(chǎn)出之一，畢竟一份Datasheet對(duì)采購(gòu)工程師的信息是相當(dāng)少，難道讓采購(gòu)去讀一遍datasheet么（能迅速定位有效性息的高級(jí)采購(gòu)除外）。又如焊接注意事項(xiàng)，雖然這是制程部門的工作內(nèi)容，道理同與采購(gòu)部門溝通一樣，你的目標(biāo)是設(shè)計(jì)產(chǎn)品，而不僅僅是玩轉(zhuǎn)功能。具體實(shí)施方式，每個(gè)公司都有自己的規(guī)定，既有要求出具工藝文件的，也有必須按照產(chǎn)能選擇器件的，因人而異。

通篇讀下來，這款三極管是符合我們目前假設(shè)的繼電器驅(qū)動(dòng)要求的（有點(diǎn)浪費(fèi)，可以再選電流規(guī)格低一些的）。當(dāng)然，具體到你的產(chǎn)品，你所選用的器件或負(fù)載，會(huì)有讀下來發(fā)現(xiàn)不符合項(xiàng)，通常是建議同系列選型，到官網(wǎng)篩選其查找、器件手冊(cè)和咨詢你的銷售、FAE都可以。

原文標(biāo)題：這樣解讀三極管的Datasheet，根治繼電器罷工！

文章出處：【微信公眾號(hào)：硬件攻城獅】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

審核編輯：湯梓紅