一、導讀

在數字電路設計的中，通常會遇到三極管，在使用的過程中，如果電路設計不當，三極管無法工作在正常的開關狀態，就達不到預期的目的，有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板，導致浪費。一位工程師分享了自己使用三極管的一些經驗以及一些常見的誤區給大家，在電路設計的過程中可以減少一些不必要的麻煩。

二、三極管驅動負載

在數字電路設計的中，往往需要把數字信號經過開關擴流器件來驅動一些蜂鳴器、LED、繼電器等需要較大電流的器件，用得最多的開關擴流器件要數三極管。然而在使用的過程中，如果電路設計不當，三極管無法工作在正常的開關狀態，就達不到預期的目的，有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板，導致浪費。下面來看幾個三極管做開關的常用電路畫法。

如第一幅圖a電路用的是NPN管，註意蜂鳴器接在三極管的集電極，驅動信號可以是常見的3.3V或者5VTTL，高電平開通，電阻按照經驗法可以取4.7K。例如a電路，開通時假設為高電平5V，基極電流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA，可以使三極管完全飽和。

第一幅圖b電路用的是PNP管，同樣把蜂鳴器接在三極管的集電極，不同的是驅動信號是5V的TTL電平。以上這兩個都可以正常工作。

第二幅圖的這兩個電路相比第一幅圖兩個圖來說，最大的區別在於被驅動器件接在三極管的發射極。同樣看a電路，開通時假設為高電平5V，基極電流Ib=(5V-0.7V-UL)/4.7K，其中UL為被驅動器件上的壓降。可以看到，同樣取基極電阻為4.7K，流過的基極電流會比第一幅圖a電路的要小，小多少要看UL是多少。

如果UL比較大，那麽相應的Ib就小，很有可能導致三極管無法工作在飽和狀態，使得被驅動器件無法動作。有人會說把基極電阻減小就可以了呀，可是被驅動器件的壓降是很難獲知的，有些被驅動器件的壓降是變動的，這樣一來基極電阻就較難選擇合適的值，阻值選擇太大就會驅動失敗，選擇太小，損耗又變大。所以，在非不得已的情況下，不建議選用第二幅圖的這兩種電路。

我們再來看第三幅圖這兩個電路。驅動信號為3.3VTTL電平，而被驅動器件開通電壓需要5V。在3.3V的MCU電路中，不小心的話很容易就設計出這兩種電路，而這兩種電路都是錯誤的。

先分析a電路，這是典型的“發射極正偏，集電極反偏”的放大電路，或者叫射極輸出器。當PWM信號為3.3V時，三極管發射極電壓為3.3V-0.7V=2.6V，無法達到期望的5V。

b電路也是一個很失敗的電路，首先這個電路開通是沒有問題的，當驅動信號為低電平時，被驅動器件可以正常動作。然而這個電路是無法關斷的，當驅動信號PWM為3.3V高電平的時候，Ube=5V-3.3V=1.7V仍然可以使三極管開通，於是無法關斷。

在這裏，有人會說用過這個電路，沒有問題啊，而且MCU的電壓也是3.3V。我說你用的肯定是OD（開漏）驅動方式，而且是真正的OD或者是5V容忍的OD，比如STM32的很多IO口都可以設置為5V容忍的OD驅動方式（但是有些是不行的）。當驅動信號為OD門驅動方式時，輸出高電平，信號就變成了高阻態，流過基極的電流為零，三極管可以有效關斷，這個時候b電路依然有效。什麽是單片機的5V容忍，請看這裏關於單片機的那些“假”OD門陷阱，什麽樣的IO口具備5V容忍能力

綜合以上幾種電路的情況分析，得到第四幅圖這兩種個人認為是最優的驅動電路，與第一幅圖不同的是，第四幅圖在基極與發射極之間多加了一個100K的電阻，這個電阻也是有一定作用的，可以讓三極管有一個已知的默認狀態。當輸入信號去除的時候，三極管還處於關斷狀態。在安全和穩定的方面考慮，多加的這個電阻還是很有必要的，或者說可以讓三極管工作在更好的開關狀態。

三極管作為開關器件，雖然驅動電路很簡單，要使電路工作更加穩定可靠，還是不能掉以輕心。為了不容易出錯，個人建議是優先采用第四幅圖的電路，盡量不采用第二幅圖的電路，避免使用第三幅圖的工作狀況。

開關三極管使用細節若幹問題