三极管 开关电路 设计

三极管的开关电路分析（图文）

电源网讯

Q1：主开关，主要作用是提供12VSW电流，特点饱和时Vec必须很小，热阻不能太大。 Q2：副开关，主要作用是旁路Q1，在MCU置高电平时导通，ce拉低使Q1工作。

R1：保证MCU无输出的时候电路不工作。

R2：限制电流，给Q2一个工作电流。

C1：去除干扰，防止Q1意外导通。

下面是这个电路图的等效模型：

经过以上分析我们可以列出所有公式：

这个时候我们可以看出，要想让这个电路处于良好的状态，两个开关管必须都处于饱和状态，一般要使得开关管饱和，Ic/Ib必须小于30。

我们定义一下输出负载，假设有N个按键开关电路检测电路（Active Low）：

因此我们必须求取方法倍数，其中Q1中的Vbatt和Ib和Ic同时是正向关系，必须求取各个参数的偏导求最大的放大系数。

这样就可以求得此时三极管的状态。

另外一个需要验证的就是温度情况，公式如下：

在实际设计中，每个参数都是比较重要的，特别是在省电模式下，可能会打开电源后扫描接口电路，因此整个电路的响应时间非常重要。以后会讨论一下瞬态响应的做法（Laplas变换的应用。）在这里大致可以描述一下，因为每个电路都有滤波电容，在打开电源的瞬间，所有的电容都需要充电，因此此时的Ic是非常大的，所以电路一时达不到饱和状态。这个参数主要是调整R2，R2增大，响应时间长，电路偏置功率小。R2减小，响应时间段，电路偏置功率大。做个tradeoff即可。（电源网原创转载请注明出处）

三极管开关电路图

图1 NPN PNP三极管反相器电路 vin无输入电位Q1截止。Vin高电平时Q1导通，Q2基极得高电位，Q2截止。

图2 两只NPN三极管反相器电路 vin无输入电位Q1截止,Q2导通。Vin接入高电平Q1导通，促使Q2基极电位下级,Q2截止。

图3 PNP三极管开关电路 当输入端悬空时Q1截止。VIN输入端接入低电平时，Q1导通，继电器吸合。

图4 PNP三极管开关电路 当vin无输入电位时Q1截止。Vin接入高电平Q1导通，继电器吸合。

图5 三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是低电平。

图6 三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是高电平。

图7 光藕控制NPN三极管。

图8 光藕控制NPN三极管。

图9 光藕控制PNP三极管。

图10 光藕控制PNP三极管。

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课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：

指导教师： 工作单位：

题 目: 开关电源设计

初始条件：

输入交流电源：单相220V，频率50Hz。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

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1、输出两路直流电压：12V，5V。

2、直流最大输出电流1A。

3、完成总电路设计和参数设计。

时间安排：

课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。

第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。

第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。

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第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目录

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引言 ....................................................... 错误!未定义书签。

1设计意义及要求 ............................................ 错误!未定义书签。

设计意义 ................................................. 错误!未定义书签。

开关电源的组成部分 ....................................... 错误!未定义书签。

开关电源的工作过程 ....................................... 错误!未定义书签。

开关电源的工作方式 ....................................... 错误!未定义书签。

脉宽调制器的基本原理...................................... 错误!未定义书签。

一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。

开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。

开关电源按变换方式可分为以下四大类：

1、AC/DC 开关电源

2、DC/DC 开关电源

3、DC/AC 逆变器

4、AC/AC 变频器

目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。

开关电源按应用方式可分为以下三大类：

1、外置电源

与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：

---通信用一次电源模块和系统

---电力操作电源模块和系统

---手机电池充电器

---笔记本电脑的Adapter

---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等

2、内置电源

放在设备内部的电源模块或电源系统，如：

---计算机内部的SilverBox和VRM

---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源

---工业控制设备内部的电源

---仪器中使用的电源

---通信设备内部的电源模块和系统

---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等

3、板上电源

放在设备内单板上的电源模块，如：

---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)

---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器