三極管繼電器驅(qū)動電路中器件的參數(shù)值計(jì)算方法

我們一般采用三極管作為繼電器驅(qū)動電路，而NPN三極管是充當(dāng)?shù)蛡?cè)開關(guān)，這意味著NPN導(dǎo)通時(shí)，三極管本身將成為繼電器線圈的接地路徑，下面是一個(gè)繼電器驅(qū)動電路，我們可以把繼電器線圈等效成線圈電感Lcoil和線圈電阻Rcoil的串聯(lián)電路。Q1導(dǎo)通后將把繼電器的低端接地以使線圈通電，當(dāng)VIN節(jié)點(diǎn)有高電平信號時(shí)，Q1將飽和導(dǎo)通并將繼電器接地。另一方面，當(dāng)VIN節(jié)點(diǎn)沒有驅(qū)動信號時(shí)，Q1將切斷繼電器的線圈通路。R2電阻將增加電路的抗噪能力，尤其是當(dāng) VIN開路時(shí)，D1用于保護(hù)反沖電壓繼電器反電動勢的晶體管,接下來我們就詳細(xì)計(jì)算一下每個(gè)器件的參數(shù)值。

我們需要繼電器驅(qū)動電路將繼電器的線圈另一側(cè)接地，理想情況下驅(qū)動開關(guān)上的電壓降最好為零，這就意味著晶體管應(yīng)該在深度飽和下工作。深度飽和意味著即使在最壞的情況下，比如考慮溫度，放大倍數(shù)漂移等因素，晶體管也將保持飽和狀態(tài)。假定V1=12V，VIN=5V，Rcoil=330Ω。

a.求解集電極電流:

IC=V1/Rcoil=12V/330Ω=36.37mA

b.設(shè)置基極電流以保證三極管深度飽和：

IC/IBd的值一般小于10認(rèn)為是深度飽和。在這個(gè)例子中我們定為10，最準(zhǔn)確的方法是確認(rèn)一下三極管規(guī)格書中β的最小值：IC/IB=10，需要注意的是基極電流不能超過驅(qū)動電路最大輸出電流。

IB=IC/10=36.37mA/10=3.64mA

c.電阻阻值計(jì)算：

VIN=5V，R2 可設(shè)置為10kΩ。R2的目的只是確保當(dāng) VIN 處于開路狀態(tài)時(shí)基極接地，因此10kΩ 足夠了，流過它的電流可以求解為：IR2=VBE/R2=0.7V/10kΩ=70uA；我們在這里使用0.7V作為VBE壓降，具體需參考規(guī)格書。然后，R3 上的電流也可以使用以下公式計(jì)算：IR3=IR2+IB=70uA+3.64mA=3.71mA；最后，可以使用以下等式計(jì)算 R3：

R3 = (VIN–VBE)/IR3=(5V–0.7V)/3.71mA = 1.16kΩ

d.器件功耗計(jì)算：

三極管功耗：PQ1=IB*VBE+VCE*IC

PQ1=3.64mA*0.7V + 0.1V*36.37mA = 6.185mW;

R2 功耗：PR2 = IR2*IR2*R2 = 70uA*70uA*10kΩ = 49uW；

R3 功耗：PR3 = IR3*I R3*R3 = 3.71mA*3.71mA*1.16kΩ = 16mW；

繼電器功耗：PRelay = IC*IC*Rcoil=36.37mA*36.37mA*330Ω = 436.5mW；

計(jì)算出所有器件的值以及功耗之后，我們就能根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行器件選型以及輸出BOM了。

審核編輯：湯梓紅