三極管最典型的應(yīng)用——MOSFET驅(qū)動電路

(資料圖)

說實話，這些電路大多都是在面試或者課本里出現(xiàn)，考察一些大家對三極管的理解。但真正在實際電路中，很少看到三極管工作在放大區(qū)。說到這里，也給在學(xué)校的大學(xué)生們吃個定心丸，課本里一天天“集電極正偏”，“共集共射”這個極正偏那個極反偏，說實話在工作里沒多大用處，你把這些題都做會也設(shè)計不出來實際的電路；設(shè)計實際電路的工程師也不一定會解題。

所以不必被這些圖嚇著，在實際應(yīng)用中，更多的，三極管被用來作為邏輯，或者驅(qū)動電路，那么更多的是了解其開關(guān)特性就足夠了。今天來講一個在實際案例中使用的比較多的一個場景，就是三極管作為mosfet的驅(qū)動電路：

先放一張Pmos的圖，以便方便對應(yīng)下面應(yīng)用的圖中各個極的名稱。好的，然后我們直接跳到下面這個實際電路中（假設(shè)M1是PMOS）R1這里畫的有問題請忽略那一條線。

先大致看一下這個電路的邏輯。當(dāng)三極管Q1的基極驅(qū)動為低電平，Q1不導(dǎo)通，PMOS M1的Vgs沒有電壓差，M1右側(cè)無電壓；當(dāng)三極管Q1的基極驅(qū)動為高電平，Q1導(dǎo)通，PMOS的Vgs接近-12V，M1導(dǎo)通，右側(cè)為V2輸入電壓12V。當(dāng)然順便寫一下Pmos導(dǎo)通的條件，我知道很多人都不會記得：

PMOS（P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管）導(dǎo)通的條件是其柵極電位低于源極電位，形成正向偏置，使得溝道中形成一個可導(dǎo)電的電子通道，從而形成漏極-源極導(dǎo)通的通路。當(dāng)PMOS的柵極電位低于源極電位一定的閾值電壓時，漏極-源極通路的電阻會顯著降低，PMOS器件就開始導(dǎo)通了。（哪個是柵極，源極，漏極對照上面的圖）

理解了原理，我們更進(jìn)一步，如何給電阻電容取值。

先看連接Pmos gate的

R2：對于Pmos來說，gate上的阻抗很大，所以R2可以選擇較大的電阻，這里流過它的電流無論如何都很低。

R3：選擇10K，經(jīng)驗法則，當(dāng)三極管導(dǎo)通時，流過它的電流為12/10K=1.2mA. 這里需要返回去查三極管的手冊，2N3904查到電流放大倍數(shù)大約在80左右，所Ib=1.2mA/80=15uA。

R1：根據(jù)Ib的電流就很容易算出R1的阻值，假設(shè)三極管的驅(qū)動電壓為3.3V，那么R1就為（3.3-0.7）/15uA=173K。

我們上面剛剛說過，多數(shù)三極管的應(yīng)用 ，我們根本不會用到其放大區(qū)的功能。

當(dāng)Ic已知時，根據(jù)三極管的特性曲線，可以得到對應(yīng)的最大Ib值，也就是使三極管處于放大區(qū)的臨界值。如果Ib超過了這個臨界值，三極管就可能進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致輸出信號失真。

那我們是希望其進(jìn)入飽和區(qū)，所以R1選擇比173KΩ小就ok，這里我們選擇了10K。

最后的最后，再講講為什么MOSFET需要三極管來驅(qū)動，當(dāng)前沒有看到一篇文章來講這個事情，可能大多數(shù)工程師也是根據(jù)過往的經(jīng)驗法則。

在MOSFET開關(guān)電路中，使用三極管作為驅(qū)動電路可以帶來以下幾個好處：

降低開關(guān)電路的驅(qū)動電壓要求：MOSFET需要一定的門極電壓才能開啟，但在實際應(yīng)用中，需要對門極電壓進(jìn)行一定程度的升壓以達(dá)到要求的電壓水平。使用三極管作為驅(qū)動電路可以通過其電壓放大功能，將門極電壓升高到所需的水平，從而降低了對驅(qū)動電壓的要求。

提高開關(guān)速度和響應(yīng)速度：使用三極管作為驅(qū)動電路可以提供更高的驅(qū)動電流，從而加快MOSFET的開關(guān)速度和響應(yīng)速度，降低開關(guān)過程中的功耗和損耗。

提高開關(guān)效率和穩(wěn)定性：由于三極管具有較高的電壓放大系數(shù)和電流放大系數(shù)，可以提供穩(wěn)定的電流和電壓輸出，從而提高開關(guān)電路的效率和穩(wěn)定性。

需要注意的是，使用三極管作為MOSFET驅(qū)動電路也存在一些缺點(diǎn)，如驅(qū)動電路復(fù)雜度較高、功耗較大等，因此在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行權(quán)衡和選擇。

最后再說一下C1的作用，mosfet和三極管一樣，都比較靈敏，這里為了防止誤導(dǎo)通，所以增加這個RC。

審核編輯：湯梓紅