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短路保護的三極管詳解

時間:2019-01-23 16:38:44來源:網絡 作者:admin 點擊:
今天做了一個關于電機短路保護的電路,參考了經典電路:  這是一個自鎖的保護電路,短路時:Q3極被拉低,Q2導通,形成自鎖,迫使Q3截止,Q3截至后面負載沒有電壓,這時有

今天做了一個關于電機短路保護的電路,參考了經典電路:


  這是一個自鎖的保護電路,短路時:Q3極被拉低,Q2導通,形成自鎖,迫使Q3截止,Q3截至后面負載沒有電壓,這時有沒有負載已經沒有關系了,所以即使拿掉負載也不會有輸出。要想拿掉負載后恢復輸出,可以在Q3得C E結上接一個電阻,取1K左右。
  C2和c3很重要,在自鎖后,重啟電路就靠這兩個電容,否則啟動失敗。原理是上電時,電容兩端電壓不能突變,C2使得Q2基極在上電瞬間保持高電平,使得Q2不導通。C3則使得上電瞬間Q3基極保持低電平,使得Q3導通Vout有電壓。這樣R5位高電平,鎖住導通。
  但我在引用時就出了問題:我想當然的把R4用了一個1K。問題來了:VOUT帶載能力變差。
  原因是:R4變小,Q2的Ib變大,以至Q2變得更容易導通。也就把Q3拉低了。
  那么深究其原因:我們該怎么計算各元件的取值呢,為了好計算,R3取1k,
  假設VCC=5v,考慮電壓會被拉低,則VCC在短路時取4.5V,要使得Q3截止,則Q3的基極取大于等于3.9V.接著求Q3的IC=3.9/1K=3.9ma。
  Q3Q2用8550,查找規格書(小心網上有的是不對的)。


  取其任意一個算的B值(出入不大)B=200,
  接著求Q2的IB=3.9/200=0.0195MA。
  要使得Q2導通,則Q2的基極電壓為4.5-0.6=3.9。
  Q2的基極電壓有了,電流也有了,則R4=3.9/0.0195=200K當然R4取10k也是可以的,只是Q2的Ib偏置電流較大。IC的電流也月大,使得R3電壓上升約塊,Q3的基極電壓越容易被拉高,所以R4是調節靈敏度的。
  這是其1,最關鍵的是R3,想要Q3進入截止,則Q2的狀態決定,R3越大,則Q2的IC越小,Q2越容易進入飽和狀態。
  這里理解起來有些抽象,那我就具體的畫個圖,就很好理解了。在三極管截止的時候CE兩端的電壓是最大的,我們設為4.5V,在IB逐漸加大的過程中,VCE在逐漸變小,而飽和狀態下的Ic是由RC決定的,請看圖:


  負載(RC)越小飽和電流越大,VCE約大,則從4.5V到VCE飽和電壓差越小,其導通時間越小,最重要的是,相應的VR3=4.5-VCE(飽和),VR3兩端電壓越小,當小到無法達到3.9V時Q3也就不能截止了。這是關于R3對靈敏度的影響原因。
  再看R4的影響:

  在Q2截止的時候,Q2的基極是由電流的,而這個電流就是從E極流過R4和R5到地。Q2的基極電流IB在這個初始電流的基礎上逐漸加大,從上圖綠色線看出,知道到了與紅色線垂直的紅色線,就到了Q2的保護基極電流IB(sta)。
  所以初始基極電流IB越大,上升上升到飽和基極電流IB(sta)越快。

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