1、實際應用中常碰到的電路結構

實際應用中常用到的三極管設計實例：請為發光二極管設計一個三極管開關電路，已知發光二極管的正向壓降為Vp=1V、工作電流Iv=10mA，三極管開關電路的Vcc=Vin=5V。

根據任務的已知條件和三極管的開關的典型電路結構，如圖1-1所示，Vcc向負載提供工作電源，電流經過負載Rl、三極管c-e極后回到GND。

圖 1-1 三極管開關典型電路

當三極管開關閉合時，三極管因飽和Vce(sat)=0.2V，這樣負載Rl上電壓為5V-0.2V=4.8V，如果把負載Rl直接換成發光二極管是不行的，因為任務中描述的發光二極管的正向壓降Vf=1V，說明發光二極管兩端電壓只有稍大于1V就可以工作了，4.8V的電壓大大超過了發光二極管的工作電壓，而有可能燒毀它，所以，需要為發光二極管添加一個分壓模塊。

電阻串聯時分壓、并聯時分流，于是給發光二極管串聯上一個分壓電阻Rc，如圖1-2所示。

圖 1-2 控制發光二極管的三極管開關

如果Vin =0V,三極管開關斷開，Ic=Iv=0,此時發光二極管不發光，自然沒有什么好研究的。關鍵問題是當Vin=5V時，三極管開關要閉合，Ic=100mA，如何確定圖1-2中分壓電阻Rc和電阻Rb的阻值才能讓發光二極管獲得適當的工作電壓和工作電路呢？設計過程如下：

2、三極管的選型

三極管時開關中的核心器件，首先應該根據負載工作電流來確定三極管型號。比如任務中工作電流Iv=10mA,三極管的c極允許通過的電流應該高于這個電流，否則驅動無從談起。由于本任務的電流較小，所以一般的小功率三極管如2N3904就可以勝任，所以確定選用2N3904.類似的，如果負載的工作電流為800mA，最好選用Ic=1A的三極管。

圖?1-3?控制發光二極管的三極管開關

3、計算分壓電阻

三極管開關的負載可以時發光二極管、蜂鳴器、電機等，不同負載有不同的工作電壓和工作電流。為了讓負載在適當的條件下工作，一般都需要給負載串聯一個電阻，如圖1-3所示電路。

可以結合二極管工作電流Iv=10mA得：

可以求得集電極電阻Rc:

?

4、計算基極電流Ib

基極電流Ib要保證能讓三極管進入飽和狀態，此時直流增益hfe比三極管在放大區時要小的多，一般可取hfe=50，所以基極電流：

5、計算基極電阻Rb

為了保護三極管的基極，通常會在基極上串聯一個電阻，如圖1-4所示的Rb：

圖 1-4 控制發光二極管的三極管開關

三極管飽和時，Vbe=0.7V，于是根據歐姆定律可得：

這樣就把圖1-4所示三極管開關中兩個電阻Rc和Rb的阻值都確定了，如果電路的參數發生了變化，如Vcc變為12V或負載工作電壓、工作電流發生變化按照以上幾個步驟就可以設計出一個新的三極管開關來。



審核編輯：劉清