03.06 三极管做开关控制继电器的时候,为什么继电器要接在三极管集电极上?接发射极有什么问题吗?

静独致选


三极管驱动继电器,需要让三极管工作在饱和导通区

三极管饱和导通需要B-E间的PN结正偏,B-C间的PN结也是正偏,继电器和三极管的接法决定了三极管能不能可靠的工作在饱和导通区了。

三极管驱动继电器电路

  • 驱动继电器我们可以用NPN的三极管,也可以用PNP的三极管
  • NPN三极管驱动继电器时,把继电器接在C极,三极管E极接地;基极(B)驱动信号为高电平时导通,此时,E极将一直维持0V,可靠的实现了Vb>Ve和Vb>Vc,使B-E间的PN结正偏,B-C间的PN结也是正偏,驱动电路是可靠的。
  • PNP三极管驱动继电器时,把继电器接在C极,三极管E极VCC;基极(B)驱动信号为低电平时导通,此时,E极将一直维持在VCC,可靠的实现了Ve>Vb和Vc>Vb,使B-E间的PN结正偏,B-C间的PN结也是正偏,驱动电路是可靠的。

继电器接到三极管E极会怎么样?

  • 以NPN三极管驱动继电器为例,把继电器接到三极管的E极
  • NPN三极管B极驱动信号为高电平时三极管导通
  • C极接在VCC,Vc可能大于Vb
  • 继电器工作时也有一定的压低,Ve也可能大于Vb
由此可见,把继电器接在三极管的发射极(E)不能让三极管可靠的进入饱和导通区,继电器也就不能可靠的工作了。

欢迎关注@电子产品设计方案,一起享受分享与学习的乐趣!关注我,成为朋友,一起交流一起学习

  • 记得点赞和评论哦!非常感谢

电子产品设计方案


我是这样理解的,如果是NPN型三极管要把继电器接在集电极之上,如果是PNP型三极管要把继电器接在集电极之下。

首先在解释之前要阐明一点,我们在设计电路时,要么让器件接地,要么接高电平,是不能悬空的(高阻态),高阻态是一种不确定状态,对电路是不利的。

首先分析把继电器接在NPN型三极管集电极,如下图所示

在三极管T1的基极b和发射极e(地)之间接了一个电阻R2,这个电阻叫做下拉电阻,那么这个电阻什么作用呢?下拉肯定是把基极的电位拉低了,b当在不给基极b信号时,由于R2的存在可以保证b为低调平,如果去掉R2在不给b点信号时,b点的电位是不知道的,可以高可以低,呈现高阻态,如果由于静电或其他外部原因使b点为高电平,这时b要通过e到地放电,那么三极管就误导通了,继电器就会误接通造成危险事故。那么我不接下拉电阻,可不可以接个电阻到电源做上拉电阻,答案不行,如果接个上拉电阻,那么电源经过上拉电阻到b,经过三极管到e到地,有电流ibe,三极管会一直导通,起不到开关的作用。所以NPN型三极管必须接下拉电阻,NPN型三极管的发射极e必须接地,继电器要接到三极管集电极之上。

如果把NPN型三极管和继电器调换,把继电器接到三极管的发射极如下图所示,用5V控制12V时,b和e为0.7V时,三极管完全开通,那么e点的电位接近12V大于基极b的5V,这时会使三极管关断,关断之后e点又小于5V,三极管慢慢又会开通,就这样不停的开通关断,e点的电位就远小于12V,继电器也不能正常工作。这时三极管就像一个线性电源给继电器供电。所以把继电器接在NPN型三极管的发射极是行不通的。

PNP型三极管是同样的道理,PNP型三极管要接上拉电阻,在没有给b输入信号时,b点要拉高(通过上拉电阻)如下图所示。如不接R2,在没有信号时,b点可能是低电平,这样三极管就误导通了,PNP型三极管接下拉电阻是不行的(接下拉电阻三极管会一种导通),所以PNP型三极管的发射极e必须和电源相接,继电器要接到三极管集电极之下。

与NPN型三极管分析一样,把继电器接在PNP型三极管的发射极e,继电器也不能正常工作。,


sanyue初七


在用三极管驱动继电器工作时,不论所用的三极管是PNP型还是NPN型,一般都是将继电器接在三极管的集电极,很少见到将继电器接在三极管的发射极,这是为什么呢?下面我们介绍一下三极管驱动继电器时,为何继电器不接在三极管的发射极?▲ NPN型三极管发射极驱动继电器。

上图所示电路中的继电器接在NPN型三极管9013的发射极,继电器的工作电压为5V。若Vin端为高电平信号,三极管饱和导通,继电器得电工作;Vin端为低电平信号,三极管截止,继电器失电停止工作。我们知道,对于NPN型硅三极管,正常工作时,其发射极电压总是比基极电压低约0.6V左右。假设Vin端所加的高电平信号幅度为3V,那么三极管导通后,即使基极电阻上的压降为0V,其发射极电压也只有2.4V左右,继电器无法获得额定电压而工作。对于额定电压为5V的继电器,Vin端输入的高电平幅度至少得5V(不考虑基极电阻上的压降),继电器才能工作。也就是说,继电器接在三极管的发射极,要求前级电路输出的控制信号的幅度至少得接近继电器的额定电压才能通过三极管控制继电器工作,而继电器接在三极管的集电极则不存在这种问题。我们来看下面电路。▲ NPN型三极管集电极驱动继电器。

上图电路中,继电器接在NPN三极管的集电极,当Vin端为高电平时,三极管饱和,继电器得电工作;当Vin端为低电平时,三极管截止,继电器停止工作。在本电路中,Vin端的高电平信号,不论其幅度是0.8V还是100V,只要调整基极电阻R2的阻值,使三极管有一个合适的基极电流,即可使其饱和导通,并使继电器工作。由此可见,三极管驱动继电器时,将继电器接在三极管的集电极,对输入端控制信号的幅度要求很小,这种接法控制更方便,故三极管驱动继电器时,一般都是接在三极管的集电极。


创意电子DIY分享


在用三极管驱动继电器的时候,不管是NPN还是PNP,都要把继电器接在三极管的集电极,而不会接在发射极上。一般初学者都会容易碰到这个问题,下面和大家分析一下这个问题。

首先先看一下三极管驱动继电器的正确接法,NPN、PNP三极管驱动继电器的典型电原理图如下图所示。

上图中,分别是NPN和PNP三极管驱动继电器的电路原理图,这两个电路中都把继电器接在了集电极上。因为三极管驱动继电器时需要工作在截止和饱和状态,如果把继电器接在发射极可能会导致三极管不能完全饱和继电器线圈压降太多导致电压不足以驱动继电器线圈。以NPN三极管驱动继电器为例,介绍如下:

上图中,把继电器接在了发射极上,三极管在正常工作时,基极和发射极之间存在大约0.7V的电压差,而且继电器的线圈在工作时也会产生电压降。如果GPIO处是5V,基极电阻的压降如果忽略不计的话,那么发射极的电压是4.3V,对于5V的继电器而言,有可能导致不吸合,或者处于临界状态,导致频率误触发,更何况基极电阻也会产生电压降的。

如果发射极接地,而把继电器接集电极的话,基极在不考虑基极电阻压降的情况下,只需要很小的电压就能使三极管饱和导通。

综上所述,三极管在驱动负载的时候会把负载接在集电极,而不是发射极。

以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多精彩内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。


玩转嵌入式


三极管做开关控制继电器的时候,为什么继电器要接在三极管集电极上,接发射极有什么问题?

这个题目是用三极管控制继电器,继电器驱动电机。用三极管控制继电器,常用的接法有射极接法和集电极接法。

三极管的射极接法;由于三极管采用射接接法,继电器在发射极上会吸走电压,而且射极接法只能接低阻抗负载。故,三极管采用集电极驱动方式来驱动继电器。

上图是三极管采用集电极驱动继电器原理图



图中的D1是续流二极管,其作用反向续流、抑制浪涌。但是该电路的反应速度不是很理想,为了提高电路的反应速度,可在继电器的一端串联RC电路,如下图所示!

因为
在电路闭合时继电器线圈得电,可继电器线圈由于自感会产生反向电动势而阻碍继电器线圈中的电流增大,这样就延长了继电器吸合时间,所以在控制要求高的场合显然不能满足控制要求。因此在继电器一端串联RC电路的作用;当电路闭合瞬间,电容C两端电压不能突变,而是相当于短路,这样的话将比继电器线圈额定工作电压高的加到线圈两端,此时线圈中电流增大速度加快,继电器迅速吸合。当电源达到稳定状态,电容C起不到作用了,只有电阻R起到限流作用。因此不仅缩短继电器吸合时间,还提高电路反应速度。

续流二极管与继电器线圈构成回路;当继电器线圈失电时,续流二极管会吸收继电器线圈自感产生的反向电动势而形成高压脉冲,这样避免了三极管的损坏。


Talk工控小白


根据提问者的意思,三极管做开关控制继电器的时候,为什么继电器要接在三极管的集电极上,而不是接在发射极上。

这是因为根据三极管的特性有关,如下图,无论是NPN还是PNP型的三极管使用时都是接在集电极上的。

三极管属于小电流控制大电流的半导体元件,IC=β×IB。以NPN型三极管为例,基极有电流才能实现放大,UBE>死区电压时(一般0.6V左右),基极才有电流。也就是说要实现三极管导通,基极-发射极要有一定的压差,因为基极是控制端,所以发射极的电位固定,基极的电位才固定。容易实现控制,只要控制输入端电位高于0.6V再加上限流电阻即可。

如下图,若都接在三极管的发射极上,对于NPN的三极管,无论三极管是否导通,集电极(C)的电位为固定值VCC,而发射极(E)的电位不固定,三极管截止时为低电平(GND),当三极管完全导通时,电平约为VCC。要实现三极管导通UBE>0.6V,那控制端的电平多少合适呢?若输入高电平VCC,当三极管截止时,E为零电位,三极管导通,导通之后E变为高电位(约VCC),三极管立马截止,实现不了稳定的控制。

也不是说一定要接在集电极上,接在发射极上也是可以的。只是接在集电极上控制电路更方便。

如下图继电器是接在三极管的发射极上的,可以实现控制,但是要使用隔离电源控制,VCC2/GND2为隔离电源,与VCC1/GND1隔离。这样就可以,当输入为VCC2时,三极管导通,输入为GND2时,三极管截止。

▲继电器接在三极管发射极上可实现的控制方式


技术闲聊


三极管做开关控制继电器时,为什么继电器接在集电极?下面就我的理解跟大家分享一下

接在发射极上的问题

下面举一个实例来说明会更好的理解原因。请各位看官听我慢慢道来。我们的这个例子是用5V单片机通过NPN三极管来控制一个线圈额定电压为12VDC的继电器。我们先将继电器接在三极管发射极,来看看会发生什么问题。下面是该例子的电路图

由于I/O输出的高电平为5V,限流电阻上就会有电流流过,因此三极管的基极电压就必定小于5V。由于三极管工作时,基极-发射极有约0.7V左右的压降,那么三极管的发射极电压会更小。

也就是说继电器线圈上的电压小于5V,而我们的继电器线圈额定电压为12V,那么继电器很可能不能正常工作。

接集电极上的好处

当继电器接在集电极上时就可以解决这个问题,先上图

I/O端口输出5V电压时,三极管开始工作,基极-发射极压降约0.7V。由于发射极接地,所以基极电压为0.7V左右,那么三极管的基极电流就能很容易计算出来,只要参数选择合理,三极管就可以工作在饱和区,其特性就像是一只开关,集电极-发射极之间的压降很小。这样就可以使继电器线圈上的压降约等于12V,保证继电器正常工作。

这就是两者之间的差异。

口口木的笔记 于杭州 2019-1-31


口口木的笔记


NPN放下面,漏形,灌电流,甲类放大,驱动电压大于0.7v即可驱动,不挑继电器电压。若放上面,12v继电器就需要12.7v驱动电压,大于多数控制电路的电压。

PNP放上面,源型,漏电流(拉),不挑驱动电压,下拉导通。放下面饱合后基极电压会下降(发射极0.3v),容易出现误动作。


梦景仙


接在发射极虽然能工作,但三极管有可能工作在饱和区,对管子不好,也有可能出现意想不到的工作


郭志刚物联网


负载接在E极的叫射极输出器,要求输入电压要高于负载的额定电压,所以极少采用啊!


分享到:


相關文章: