三级管和场效应管驱动电路设计
1、三级管驱动电路设计及使用三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区（b），两侧部分是发射区（e）和集电区（c），排列方式有PNP和NPN两种，如下所示：https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/u2bryl37v3.png1.1、NPN型三极管NPN型三极管，适合集电区（c）连接负载到VCC，发射区（e）连接到GND，若此时基区（b）电压高于发射区（e）0.7V，NPN型三极管导通。基区（b）用高电平驱动NPN型三极管导通，低电平驱动截止。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/vr53x3kle8.gif
NPN型三极管驱动电路设计时，基区（b）除了连接限流电阻外，最好连接10~20K下拉电阻到GNG，优点如下所示：①使基区（b）控制电平由高变低时，基区（b）能够更快被拉低，NPN型三极管能够更快更可靠地截止；②系统刚上电时，基极是确定的低电平。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/7bljdg0o2j.gif
1.2、PNP型三极管PNP型三极管，适合发射区（e）连接到VCC，集电区（c）连接负载到GND，若此时基区（b）电压低于发射区（e）0.7V，NPN型三极管导通。基区（b）用高电平驱动PNP型三极管截止，低电平驱动导通。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/srrn3lifge.gif
PNP型三极管驱动电路设计时，基区（b）除了连接限流电阻外，最好连接10~20K上拉电阻到VCC，优点如下所示：①使基区（b）控制电平由低变高时，基区（b）能够更快被拉高，PNP型三极管能够更快更可靠地截止；②系统刚上电时，基极是确定的高电平。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/z8h54s4crh.gif
NPN和PNP三极管电流放大满足以下条件：①三极管直流增益（β/hFE）公式为：β/hFE≈Ic/Ib，故β/hFE=Ic/Ib=57mA/567uA≈100（以上选型的NPN和PNP三极管β/hFE为100）；②Ic≈Ib+Ie，故57mA≈567uA+57mA。2、场效应管驱动电路设计及使用场效应管是一种利用场效应原理工作的半导体器件，和三极管相比，场效应三极管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小及易于集成等特点，可应用于小信号放大、功率放大、信号驱动及振荡器中。场效应管可分为结型场效应三极管(JFET)和绝缘栅型场效应三极管(MOSFET) 两种，每种类型又有N沟道和P沟道两种结构。场效应三极管有栅极（gate）、源极（source）和漏极（drain）3个管脚，分别相当于三极管的基区（b）、发射区（e）和集电区（c）。由于场效应三极管的源极S和漏极D是对称的，实际应用中可以互换。场效应三极管与普通三极管在外观上有相似之处，电路符号分别如下所示：https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/bwa3fedvty.png
下面以绝缘栅型场效应三极管(MOSFET)为例，简要介绍其驱动电路设计及使用。2.1、 P-MOS场效应管P-MOS场效应管，适合源极（source）连接VCC，漏极（drain）连接负载到GND，当栅极（gate）电压低于源极（source）电压超过阈值电压（Vth）后，P-MOS场效应管导通。栅极（gate）用低电平驱动P-MOS场效应管导通，高电平时截止。设定下图P-MOS场效应管阈值电压（Vth）为-1.5V，导通状况如下所示：https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/d4jh30f8sb.gif
P-MOS场效应管驱动电路设计时，除了连接限流电阻外，最好连接10~20k上拉电阻到VCC，使栅极（gate）控制电平由低变高时，能够更快被拉高，P-MOS场效应管能够更快更可靠地截止。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/gll70i4m49.gif
2.2、 N-MOS场效应管N-MOS场效应管，适合源极（source）连接GND，漏极（drain）连接负载到VCC，当只要栅极（gate）电压高于源极（source）电压超过阈值电压（Vth）后，N-MOS场效应管即可导通。N-MOS场效应管用高电平驱动导通，低电平截止。设定下图N-MOS场效应管阈值电压（Vth）为1.5V，导通状况如下所示：https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/op445xtfpf.gif
N-MOS场效应管栅极（gate）除连接限流电阻外，更优的设计是，连接接10~20k下拉电阻到GND，使栅极（gate）控制电平由高变低时，能够更快被拉低，N-MOS场效应管能够更快更可靠地截止。https://ask.qcloudimg.com/http-save/yehe-8201782/gpyu3zcze3.gif
MOS管N和P哪一个更常用？ 三级管（也称为双极型晶体管）和场效应管（FET）是两种常见的半导体器件，它们在电路设计中都扮演着重要的角色.三级管驱动电路设计/场效应管（FET）驱动电路设计 提供足够的基极电流以充分饱和三极管，通常基极电流是集电极电流的10%左右。 MOSFET是电压控制型器件，需要足够的栅极电压以开启，同时考虑提供足够的瞬态电流以快速充放栅极电容 在大电流应用中，为了防止场效应管因过流而损坏，可在电路中设置过流保护电路。例如，可使用电流检测电阻和比较器来检测电流，当电流超过设定值时，通过控制电路关断场效应管。 根据负载电流和基极驱动电流来选择合适的三极管。不同型号三极管的 β 值不同，在设计电路时，要确保提供的基极电流能使三极管输出足够的集电极电流来驱动负载。 选择合适的N沟道或P沟道MOSFET，确保其阈值电压（Vth）、最大漏源电压（Vds）和最大漏极电流（Id）符合电路要求。 使用肖特基二极管或体二极管来防止反向电压损坏。 使用栅极驱动电阻来控制开关速度，过大的电阻会减慢开关速度，过小的电阻可能导致过冲和振荡。 在需要隔离的场合，使用光耦合器、隔离变压器或数字隔离器。 使用齐纳二极管或TVS二极管来吸收瞬态过电压。 加入反向偏置二极管以保护三极管免受反电动势的损害。
可能需要过热保护电路。 对于大功率三极管，需要考虑散热问题，可能需要使用散热片。 使用高速三极管并优化基极电阻，以减少开关时间。 集电极电阻可能需要根据负载特性来选择，以提供适当的电流放大。
发射极电阻可以用于稳定工作点，但可能会降低电流增益。 适当大小的栅极电阻限流，防止尖峰电流，保护MOSFET 基极电阻过大可能会导致三极管切换速度慢，而太小则可能导致基极电流过大。 不同型号场效应管的阈值电压不同，在选择场效应管时，要根据驱动信号的电压范围和电路的工作条件来确定。 考虑器件的热阻和最大结温，确保在最大负载下不会超过温度限制。