三極體顯身手 電平轉換及驅動電路

　　三極體是工程師在電源電路設計中最常用的器件，是把微弱信號放大成輻值較大的電信號，被用作無觸點開關。本文就將分享一種三極體的電平轉換以及驅動電路。

　　

　　如上圖，左端接3.3V CMOS電平，可以是STM32、FPGA等的IO口，右端輸出為5V電平，實現3.3V到5V電平的轉換。

　　現在來分析下各個電阻的作用(抓住的核心思路是三極體的Vbe導通時為恆定值0.7V左右)：

　　假設沒有R87，則當US_CH0的高電平直接加在三極體的BE上，>0.7V的電壓要到哪裡去?

　　假設沒有R91，當US_CH0電平狀態不確定時，默認是要Trig輸出高電平還是低電平呢?因此R91起到固定電平的作用。同時，如果無R91，則只要輸入>0.7V就導通三極體，門檻電壓太低了，R91有提升門檻電壓的作用(可參見第二小節關於蜂鳴器的分析)。

　　但是，加了R91又要注意了：R91如果太小，基極電壓近似

　　

　　只有Vb>0.7V時才能使US_CH0為高電平時導通，上圖的Vb=1.36V;假設沒有R83，當輸入US_CH0為高電平(三極體導通時)，D5V0(5V高電平)直接加在三極體的CE級，而三極體的CE，三極體很容易就損壞了。

　　再進一步分析其工作機理：

　　當輸入為高電平，三極體導通，輸出鉗制在三極體的Vce，對電路測試結果僅0.1V;當輸入為低電平，三極體不導通，輸出相當於對下一級電路的輸入使用10K電阻進行上拉，實際測試結果為5.0V(空載)。

　　請注意：

　　對於大電流的負載，上面電路的特性將表現的不那麼好，因此這裡一直強調——該電路僅適用於10幾mA到幾十mA的負載的電平轉換。

　　ULN2x03驅動電路：

　　針對上面的電路測試(Power=5.0V)：

　　輸入3.3V，輸出0.6V;輸入0V，輸出5.0V;輸入不接，輸出5.0V

　　

　　所以，ULN2003/2803同樣可以用於電平轉換，那這是為什麼呢?ULN2803/2003與三極體又有什麼關係——其內部實現就是兩個三極體。

　　

　　其結構有3個特點：

　　輸出集電極開漏，因此可以自己接上拉電阻，將信號上拉到相應的電平，ULN2803手冊上說明能承受的最大電壓為50V;數據手冊上說明在Ic=250mA時的輸入門檻電壓為VI(on)=2.7V;COM端接有一個反向二極體，接到輸出電源，用於驅動電機等負載電感器件時能在上下電時提供電流迴路保護電路;輸出電壓高於COM端電壓，則電壓會鉗制在VCOM+0.4V左右(這裡的二極體壓降較小)。

　　ULN2003與ULN2803的區別僅在於ULN2003隻有8個通道，而ULN2803有9個通道。

　　相對於前面的自己搭建的三極體電路，其具有更好的電流驅動特性，因此，前面搭建的三極體電路適用於電平切換及小電流的驅動，而ULN2803及ULN2003適用於更大電流的驅動(Datasheet上說最大驅動電流能達到500mA左右)。因此常用ULN2803及ULN2003(還有其它的如75452、MC1413、L293D)提高系統的帶負載能力(電機、大型LED、繼電器等)。

公眾微信平臺elecinfo為你呈現海量行業資訊，業界動態可了如指掌，電源電子界的盟主就是你了!

掃一掃：下面的二維碼

添加公眾號：【電子信息網】或【elecinfo】