電晶體開關電路(一)

wish

電晶體除了當作放大器外，其實也可以作為開關來使用，由於它沒有機械開關先天性的缺點，所以也很廣泛的應用在電子電路上。像主機板或電源供應器等等就常常看到使用電晶體(MOSFET)的實際應用。

我們先來看一下用電晶體當作電子開關時，它的基本架構︰



上圖是一個最常見的電子開關電路，學過電子學的朋友都知道上圖中Q1的C叫做集極，B叫做基極，而E叫做射極，上圖它就叫做共射極電晶體開關電路。
那如何看這個電路呢？這個電路的意思就是在一般情況下Q1的C-E原本是斷路的，如果VIN加上適當的電壓後，Q1的C-E極就會短路，當然，如果你把VIN的電壓移開，那Q1就會又變成斷路。
有點印象了，但還不是很了解嗎？我們來把上圖改一下︰



上圖SP是一個12V蜂鳴器內阻為10Ω，改成這樣後就變成一般情況下Q1的C-E原本是斷路的，所以SP下面接Q1的C無法接到VCC的負極，所以蜂鳴器不會響。如果VIN加上適當的電壓後，Q1的C-E極就會短路，SP下面接Q1的C就可以通過E接到VCC的負極，所以蜂鳴器就會響了。當然，如果你把VIN的電壓移開，那Q1的C-E又變成斷路，那蜂鳴器就又不響了。
從上面的例子來看，當蜂鳴器在響的時候通過Q1的C極電流是多少呢？
假設你要讓蜂鳴器響到它的極限，那Q1的C極電流(IC)一定是要處在飽和(Q1的C-E要完全導通)的狀況下才行，因此︰

IC=VCC/SP=12V/10Ω=1.2A

然後我們要求出通過Q1的B極電流(IB)是多少，要讓Q1的C極電流處在飽和，B極電流也是要處在飽和，因此︰

IB=VCC/β*SP=12/100*10=0.012A(也就是12mA)

了解了嗎？我們可以用0.012A來控制1.2A，這就是我在舊文中提過小電流控制大電流的意思。β是該電晶體的放大率，β值在該電晶體的Datasheet裡都有，大家自行下載看一下。

那VIN的電壓呢？如果以上面RB=1KΩ的例子︰

VIN=IB*RB+0.6V=0.012*1000+0.6=12.6V

也就是只要VIN12.6V/12mA加在這個電路的VIN端，相信這個蜂鳴器發出的分貝可能讓你受不了。

講到這裡大家可能會想學這個幹什麼？這個用處可大了，你想想看，如果你會計算的話，你還會怕電阻燒黑燒斷看不出色環嗎？
下一次我會跟大家介紹加速電子開關的用法，這個在ATX電源供應器上應用的很多，了解電路原理可以讓你在維修時思路更清楚，也可以針對電路的缺點做改良，有興趣的朋友可以買個便宜的麵包板回來實驗一下喔！

sheepiwolf

WISH大  您真是利害 跟我們電子老師說的一樣 都是很理想低電路 也就是小品電路 很多的基本就是這樣得來的 真希望以前讀書的時候能夠多認真點  現在就不會只是會回覆發言..
  而是跟您一樣 在版上為大家服務

playx

非常感謝w大教學，更期待下一篇，從各位好人高手中偷學幾招，

我也慢慢變聰明..:sam07 :sam16

qoo007

看到W大的說明，比自己看書還要清礎多了。

cnpan

W大真的是從頭教起,若有新進電子菜烏,這就是起點了!

lrjpc

少壯不努力~老大徒傷悲n_019|

garyweng

這個非常好用一個典型的控制電路,,IB 這一個電流非常重要,,往往設計時候會忽略這一個值

如果忽略就要換不同零件,因為有很電晶體 IB值會不一樣

shunxing

超基本的電子電路學..
說真的...我早就把公式給望的一乾二淨的(雖然我本科是電子科)
不過現在在來看這公式還有點頭痛呢....
我都真的要用到..才去翻書(相關書籍我一堆還有學生時代的書)

jackluo05

嗯..感謝教學....

old3355

W大真的是從頭教起 受教了!!謝謝

Dave

去年的寶.有人挖出來.實用電路.收下了.謝謝!.想用他來改ut61e電表背光

windows7878

原來如此啊....
學那嘛久..的電子.
到現在..就比較清楚 ^^"

vul3sul3

趕快去翻翻W大之前PO過的文
來回憶一下

pemit

實例拿來對照理論. 總是事半功倍
不過學校都是理論先來. 實例都是拿來充時數的

jow672

真是一語驚醒夢中人，謝謝分享。:)

man188

Wish大的教學跟我在學生時代老師教的就是不一樣
真的是相當的的容意吸收阿
超感謝你的
這樣有遇到的時候就不會窮緊張了

shl651029

真的很棒的原理介紹
讓我非本科的讀的津津有味
想問一下 W大
這各電晶體有沒有說要怎樣的
因為完全都不懂
從網路上有看到許多介紹的
有NPN和PNP
看到花貓貓
我有麵包版,想在這裡跟W大這裡學電子的東西

rayd168

受教了!!謝謝:sam13

wangfanlin

感謝教學，正好溫習一下基礎知識

py924

原帖由 wish 於 2009-6-29 12:42 AM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
電晶體除了當作放大器外，其實也可以作為開關來使用，由於它沒有機械開關先天性的缺點，所以也很廣泛的應用在電子電路上。像主機板或電源供應器等等就常常看到使用電晶體(MOSFET)的實際應用。

我們先來看一下用電晶體當作 ...

問題一：
請問大家，這裡所說VIN的電壓，為什麼要加上 0.6 v 呢？謝謝。
VIN=IB*RB+0.6V=0.012*1000+0.6=12.6V
問題二：
請問 VIN12.6V/12mA 的條件，我要用什麼IC才能達到？謝謝。

slimboy

樓主電路圖B極少畫一顆整流二極體，此是將電晶體用於開關電路時，提高觸發門限用，避免Base極因小幅電壓波動就造成電晶體CE極觸發導通。而那 0.6V就是二極體壓降。但此二極體不會出現在「電晶體放大電路」當中

VIN=IB*RB+0.6V=0.012*1000+0.6=12.6V

歐姆定律 電壓=電流 X 電阻    另外加二極體壓降
解釋如下：
當此電晶體觸發飽合電流為 12mA 且限流電阻採用 1k，又於B極串1顆整流二極體，則信號來源需提供 12.6V 給電晶體 B極才能使 CE極完全導通。

py924

原帖由 slimboy 於 2010-8-20 11:52 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
樓主電路圖B極少畫一顆整流二極體，此是將電晶體用於開關電路時，提高觸發門限用，避免Base極因小幅電壓波動就造成電晶體CE極觸發導通。而那 0.6V就是二極體壓降。但此二極體不會出現在「電晶體放大電路」當中

VIN=IB*RB+ ...

非常感謝 Wish 大大的教學，小弟受教了！謝謝。

skyboat0520

電晶體的 B-E 等同一顆二極體吧？n_149|

py924

原帖由 skyboat0520 於 2010-8-21 11:29 AM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
電晶體的 B-E 等同一顆二極體吧？n_149|

您這樣說又更貼切了～小弟受教囉！

oldhan

電晶體開關的一項優點就小到可忽略的彈跳,
(用 100Mhz 示波器可以看到),
PNP 晶體當開關也常用,
樓主再多介紹一些,
死豬二號燒雷射頭事件可休矣.

逃兵

其實，這個電路還有一個好處。
看一下 WISH的 VCC是以12V去驅動蜂鳴器。
但是如果我們的單晶片輸出就只有5V的話，怎麼辦？
想一下
VIN=IB*RB+0.6V=0.012*1000+0.6=12.6V
這個 RB 要改成多少呢？
0.012*Rb + 0.6V = 5V = VIn
=> Rb = 367Ohm
所以，如果你的RB只用 367Ohm 的話，你就只要用5V的電壓就可以去開關12V的作動電壓。這是一種以低電壓去控制高電壓的方法。

blackjake

太強了~~~~小弟都快忘光了
這個簡單的道理，大大一下就講的很清楚
希望還有續集~~~~~謝謝

wish

續集就自己搜尋一下囉！

oldhan

PNP 開關電路可以看這裡:
http://tw.myblog.yahoo.com/weng3 ... 6&l=f&fid=9

kingkenny

非常感謝w大教學