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敘三極管在開關電源中做開關的原理及設計方法(二)

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時間:2019-10-11   點擊量:1089


接著上面文章繼續(xù)來說,開關電源之三極管開關的測試:

開關電源之三極管開關在切斷的狀況下,由于負載上沒有電流流過,因此也沒有壓降,所以全部的供應電壓均跨降在開關的兩端,因此其VCE值應等于VCC,這和機械式開關是完全相同的。如果開關本身應導通而未導通,那就得測試Vin的大小了。欲保證三極管導通,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的準位夠高,驅(qū)動三極管導通絕無問題時,而負載卻仍未導通,那就要測試開關電源電壓是否正常了。


在導通的狀態(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。
一旦VBE正常且有基極電流流動時,便必須測試VCE值,假使VCE趨近于VCC,就表示開關電源 之三極管的集基接面損壞,必須換掉三極管。假使VCE趨近于零伏特,而負載仍未導通,這可能是負載本身有開路現(xiàn)象發(fā)生,因此必須檢換負載。

1 開關電源之基本三極管開關之改進電路

有時候,我們所設定的低電壓準位未必就能使三極管開關截止,尤其當輸入準位接近0.6伏特的時候更是如此。想要克服這種臨界狀況,就必須采取修正步驟,以保證三極管必能截止。

1.1 加速開關電源之電容器

在要求快速切換動作的應用中,必須加快三極管開關的切換速度。此方法只須在RB電阻上并聯(lián)一只加速電容器,如此當Vin由零電壓往上升并開始送電流至基極時,開關電源之電容器由于無法瞬間充電,故形同短路,然而此時卻有瞬間的大電流由電容器流向基極,因此也就加快了開關導通的速度。稍后,待充電完畢后,電容就形同開路,而不影響三極管的正常工作。

一旦輸入電壓由高準位降回零電壓準位時,開關電源之電容器會在極短的時間內(nèi)即令基射極接面變成反向偏壓,而使三極管開關迅速切斷,這是由于電容器的左端原已充電為正電壓,因此在輸入電壓下降的瞬間,電容器兩端的電壓無法瞬間改變?nèi)詫⒕S持于定值,故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降,因此令基射極接面成為反向偏壓,而迅速令三極管截止。

1.2 圖騰式開關
假使開關電源之三極管開關加上了電容性負載(假定其與RLD并聯(lián)) ,那么在三極管截止后,由于負載電壓必須經(jīng)由RC電阻對電容慢慢充電而建立,因此電容量或電阻值愈大,時間常數(shù)(RC) 便愈大,而使得負載電壓之上升速率愈慢,在某些應用中,這種現(xiàn)象是不容許的,因此必須采用改良電路。

圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構成的,它也因此而得名。欲使負載獲能,必須使Q1三極管導通,同時使Q2三極管截斷,如此負載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上,欲使負載去能,必須使Q1三極管截斷,同時使Q2三極管導通,如此負載將經(jīng)由Q2接地。由于Q1的集電極除了極小的接點電阻外,幾乎沒有任何電阻存在 ,因此負載幾乎是直接連接到正開關電源上的,也因此當Q1導通時,就再也沒有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。

2 開關電源之三極管開關之應用
2.1 驅(qū)動指示
晶體管開關最常見的應用之一,是用以驅(qū)動指示燈,利用指示燈可以指示電路某特定點的動作狀況,亦可以指示馬達的控制器是否被激勵,此外亦可以指示某一限制開關是否導通或是某一數(shù)字電路是否處于高電位狀態(tài)。是利用開關電源 之晶體管開關來指示一只數(shù)字正反器(flip-flop)的輸出狀態(tài)。假使正反器的輸出為高準位(一般為5伏特) ,晶體管開關便被導通,而令指示燈發(fā)亮,因此操作員只要一看指示燈,便可以知道正反器目前的工作狀況,而不須要利用電表去檢測。

2.2 不同電壓準位的界面電路
在工業(yè)設備中,往往必須利用固態(tài)邏輯電路來擔任控制的工作,有關數(shù)字邏輯電路的原理,詳細加以介紹,在此為說明界面電路起見,先將工業(yè)設備的控制電路分為三大部份﹕(1)輸入部份,(2)邏輯部份,(3)輸出部份。
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