下面是在一个博客看到的文章:
《继电器的驱动电路——两种电路引发的争论及思考》数周之前,我一直对继电器驱动电路耿耿于怀,因为无法分辨如下两种电路孰是孰非:
(看到某一网友做出这样的感慨,有些电子工程师连三极管的基本原理和特性都没有搞清楚,真不知道现在的大学是干什么的。)
【说明:由于与继电器并联的保护二极管并非本文讨论内容,所以图中均省略】图一:
图二:
在网上搜索之后发现,关于两图的争论还真不少,但是,稍加注意就可以发现,对于 图一 的肯定要多于 图二 。
至于具体的解释也很多。那么,现在我给出我暂时的理解,希望能给大家一个参考。
1.电路的演变:说到底,无法区别两个电路的对错的原因是电子电路基础太差,连基本的三极管特性都没有搞清楚。下面几幅图的变化,可以提供我们一个角度的理解:
A:一个普通的共射极放大电路
B:去掉耦合电容
C:去掉发射极电阻
D:增加基极电阻
从A图到D图的变化,其实是实现了晶体管电路从
普通AD放大电路到
开关电路的变化,而我们通常所用的继电器驱动电路其实就是一个典型的
晶体管开关电路。从A到B,很好理解,去掉输入输出的耦合电容;而为了提高电路的放大倍数,进而去掉发射极电阻(B→C);这样一来也就没有必要在基极加上偏置电压了,为了保证在0输入状态下,晶体管处于截止状态,保留了电阻R2,同时为了限制基极的电流,增加了D图中的R1(如果没有这个电阻,输入电压一超过0.6~0.7V,二极管处于导通状态,基极将会有很大的电流通过)。这样就形成了D图所示的晶体管开关电路。
2.最上面两种电路图的对比:现在我们知道了,最上面的 图一 和 图二 中,图一的电路才是我们需要的电路,因为这样才符合开关电路的形式。
但是,肯定有这样的疑问,图二 能工作吗?一定是错的吗?其实,在某些条件下,图二 的电路也是可以工作的。但是与 图一电路 相比,运用的条件就苛刻很多,稳定性也差。
为了便于分析,将两图在这里再画一次:
图一
图二
不失一般性地假设 图一 图二 中电阻R1=20K,继电器线圈电阻R=500,输入电压5V,电源电压12V,晶体管放大倍数β=100。那么,在 图一 中流过继电器的电流能有多大呢?
所以晶体管确实工作的线性放大区,但是,晶体管CE两端压降只有1V,并不很大影响在这里作为开关的特性。相比 图二 的电路就没这么幸运了。
可以看到,此时继电器获得的电流与22mA相比,小很多。
从上面的定量计算,可以看出,图一中的电路要比图二的电路更稳定(体现在集电极电流更大)更低耗(显然了)。
其实,也可以这样来看这个问题。我们为了驱动继电器需要的是晶体管的开关性,而当晶体管工作在饱和区域内时,才体现出好的开关特性。但是,在图二中,继电器接在了发射极,继电器的绕线电阻形成了负反馈,反而减小了电路的饱和程度。
3.集电极开路电路在图D中集电极连着负载电阻Rc。但是如下图所示那样,不接负载时这个电路的集电极就原封不动的变成输出端。把这个电路叫做集电极开路电路。它广泛应用于以继电器或者灯泡为外部负载的开关电路。
图中,如果在电位高于GND的Vcc与集电极(输出端)之间连接负载,这时就像是吸入负载电流。因此,这个开路集电极电路能够接通/断开负载电流
而与负载连接几伏的电源没有关系,所以是一个对于开关外部负载非常方便的电路。
而至于要如何来改善这个开关电路的相关特性,如 开关速度,开关电流 等等,有兴趣的网友可以参考相关开关电路的书籍。。。
4.引申——漏极开路漏极开路,学过数字电路的人对于这个名词是不陌生的,它通常预示着这个端口需要接上拉电阻。通过以上对晶体管集电极开路电路的分析,相信做一对比,你也能对此有所感性了解。
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但愿通过搜索引擎来看这篇文章的朋友能有所思考。。。至幸。。。