（南京观海微电子）——三极管/MOS管实现的延时控制电路

三极管

三极管有三个工作状态：截止、放大、饱和，放大状态很有学问也很复杂，多用于集成芯片，比如运放，现在不讨论。

其实，对信号的放大我们通常用运放处理，三极管更多的是当做一个开关管来使用，且只有截止、饱和两个状态。

截止状态看作是关，饱和状态看作是开。

Ib≥1mA时，完全可以保证三极管工作在饱和状态，对于小功率的三极管此时Ic为几十到几百mA，驱动继电器、蜂鸣器等功率器件绰绰有余。

三极管电路举例

把三极管箭头理解成一个开关，如下图为NPN型三极管，按下开关S1，约1mA的Ib流过箭头，三极管工作在饱和状态，c极到e极完全导通，c极电平接近0V(GND)，负载RL两端压降接近5V。

Ib与Ic电流都流入e极，根据电流方向，e极为低电平，应接地，c极接负载和电源。

如下图为PNP型三极管，按下开关S2，约1mA的Ib流过箭头，三极管工作在饱和状态，e极到c极完全导通，c极电平接近5V，负载RL两端压降接近5V。

Ib与Ic电流都流出e极，根据电流方向，e极为高电平，应接电源，c极接负载和地。

如下图NPN三极管，对于NPN三极管更应该在b极加一个下拉电阻，一是为了保证b、e极间电容加速放电，加****极管截止；二是为了保证给三极管b极一个已知逻辑状态，防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。

如下图是PNP三极端，对于PNP三极管，更应该在b极加一个上拉电阻，原理同上。

下图NPN三极管，对于感性负载，必须在负载两端并联一个反向续流二极管，因为三极管在关断时，线圈会自感产生很高的反向电动势，而续流二极管提供的续流通路，同时钳位反向电动势，防止击穿三极管。

续流二极管的选型必须是快恢复二极管或肖特基二极管，两者响应速度快。

如下图的NPN三极管，对于某些控制信号为低电平时，可能并不是真正的0V，一般在1V以内，为保证三极管完全截止，不得不在三极管b极加一个反向稳压管或正向二极管，以提高三极管导通的阈值电压。

根据个人经验，推挽输出的数字信号不用加，OC输出、二极管输出以及延时控制有必要加，通常稳压管正常的工作电流≥1mA。

下图是用三极管实现继电器的延时控制的例子。

为三极管延时导通，快速关断的一个仿真电路，D1、R2、C1、D2构成延时导通Q2的回路，C1的电压为12V的时候Q2导通，R3、Q1、R4、R1构成快速关断Q2的回路，C1通过R3和Q1快速放电。

要点

对于NPN三极管，在不考虑三极管的情况下，b极电阻与下拉电阻的分压必须大于0.7V，PNP同理。

b极电流必须≥1mA可保证三极管处于饱和状态，此时Ic满足三极管最大的驱动能力。

另外，对于三极管的放大倍数β，指的是输出电流的驱动能力放大了β，比如100倍，并不是把输出电流真正的放大了100倍。

MOS管

实现缓启动电路可以有两种方式，一种是选择带有缓启动的芯片，一种是利用MOS管实现缓启动电路。

带有芯片的缓启动电路

今天我们来看第二种（利用MOS管），来看看MOS管是如何实现缓启动的。

这个电路是由D1、R1、C1和Q10组成。

①D1是稳压二极管，防止输入电压过大损坏P-MOS管；

②C1和R2的作用是实现防抖动延时功能；

③R1的作用是给C1提供一个快速放电的回路，要求R1跟R2之间的分压值必须大于MOS导通电压。

开关管为PMOS，导通条件为Ug ＜ Us，简单认为Ug=Us截止。

该电路中，电阻R1，R2和C1构成了分压式RC时间常数电路，C1并联在Q10的GS极之间。

电路原理：

当12V电源接通瞬间，C1未充电，Vgs＝0，MOS不导通。

过一会，12V通过R2向C1充电，当C1的电压达到Vth时，MOS开始导通，这一阶段，完成的是延时上电的作用。

MOS管开始导通后，Vgs继续增加（最终在-10V左右），管子快速打开，缓启动的输出电压逐渐升高直到与输入电压基本一致。在这一过程中，输出电压并不是瞬间跳变到最高的，因此，大大减轻了冲击电流的干扰。