三极管、MOS管控制元器件设计

一、设计原则

三极管作为开关控制设备的两个原则：
1、NPN型三极管：从设备取电流，导向GND。
2、PNP型三极管：从电源取电流，导向设备。

二、理论计算（设计规则推演）

分别以NPN和PNP控制三极管为例，介绍其设计原则。

正确设计

PNP控制设备：从电源取电流，导向设备。
控制输入IN的电压Vin=0/3.3V。
蜂鸣器工作电流为：20mA 三极管放大倍数β=Ic/Ib=100
计算：基极电流Ib=（3.3-0.7）/10000=0.26mA
Ic=Ibβ=0.26100=26mA>20mA
蜂鸣器正常工作。

NPN控制设备：从设备取电流，导向GND。
控制输入IN的电压为Vin=0/3.3V。
蜂鸣器工作电流为：20mA 三极管放大倍数β=Ic/Ib=100
计算：基极电流Ib=（Vin-0.7）/10000==0.26mA
Ic=Ibβ=0.26100=26mA>20mA
蜂鸣器正常工作。

错误设计

PNP控制设备：从电源取电流，导向设备。
控制输入IN的电压Vin=0/3.3V。
蜂鸣器工作电流为：20mA 三极管放大倍数β=Ic/Ib=100
计算：基极电流Ib=（3.3-0.7-蜂鸣器压降）/10000=？mA
蜂鸣器压降是不确定的，其压降与声音强度有关。

NPN控制设备：从设备取电流，导向GND。
控制输入IN的电压为Vin=0/3.3V。
蜂鸣器工作电流为：20mA 三极管放大倍数β=Ic/Ib=100
计算：基极电流Ib=（Vin-0.7-蜂鸣器压降）/10000==？mA
蜂鸣器压降是不确定的，其压降与声音强度有关。

三、三极管和MOS管组合控制电源开关（MATLAB仿真）

如上图所示为三极管和MOS管组合控制电源开关的MATLAB仿真电路，节点1可不接电源，接单片机I/O口，可实现单片机控制电源开关。
节点1为高电平时，NPN三极管导通，R7接地，VG=2.5V，VS=5V，VGS=-2.5V<VGS(th).MOS管导通。
节点1为低电平时，NPN三极管不通，VG=VS=5V，MOS管截止。