非常规应用之PNP三级管倒置使用

本文探讨了在电路设计中,由于PNP三极管倒置使用导致的各种问题,包括低电压驱动、开漏输出效果不佳及RTC初始化异常等。通过更换管子类型和增加备份电池暂时解决问题,但最终指出倒置使用会降低三极管放大倍数,影响电路性能。

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#非常规应用之PNP三级管倒置使用

下图中Q1原来为NPN管,但是PCB上焊接的是PNP(这样PNP就是倒置使用啦),最初一切功能正常;

于是,按着自己对三级管和开漏输出的理解,将原理图改成了下图,于是,各种BUG接踵而至…
这里写图片描述
那天我兴冲冲的贴好两片板子后,他喵的都不能上电…一开始不知道是哪里的问题,考虑到一个地方一个地方拆太麻烦,索性重新焊接,焊一部分,上个电试试,就这样焊接到蜂鸣器的时候,无法上电了,嗯,看来就是这里Q2导通把电压给拉下去了;

  • 尝试1:PNP低端驱动是不适合低电压驱动高电压的,将蜂鸣器供电改成3.3V,问题依旧…
  • 尝试2:测量RTC的7脚发现电平只有0.2V左右,这不正常,不是说好的开漏输出,上拉怎么没起效果?什么鬼开漏…
  • 尝试3:没找到问题在哪,索性先不焊接蜂鸣器,烧完程序后,再次测量RTC的7脚电压,发现竟然变高了,然后焊接上蜂鸣器,却 发现有时候无法开机,现象和之前如出一辙.

分析:到这里RTC初始化前后的差异已经是显而易见了,我猜测是RTC的上电之初的初始化出现了问题,那解决的办法也是显而易见的----保持RTC初始化,给RTC加上备份电池后问题果然没有再出现.

但是,这是个隐患,备份电池电量有用完的一天,到时候出现不能开机的问题就麻烦了.

这时候才想起来对比之前的版本,发现之前的是没这个问题的,而且之前5V驱动也是可以用的,甚至RTC漏级驱动的上拉电阻都没有,这一度让我感到很困惑,直到发现原来的板子上NPN管子焊接的是PNP,再映射到原理图上,这个PNP就是倒置使用的了,如下图:
这里写图片描述

三级管倒置使用,还是头一回见,百度一下,说是这样PNP的放大倍数比较小,我懒得搭电路测试,就仿真了一下:
这里写图片描述

嘛,区别还是显而易见了…

####总结:三级管是电流驱动型器件,基极电流和放大倍数决定三级管的驱动电流,同样的基极电流下倒置使用的三级管放大倍数更低;
####这些可以解释:在RTC没有配置甚至没有上拉情况下,Q2没有导通,那是因为基极电流太小,而倒置使用的三级管放大倍数又小,于是提供给Q2的基极电流也小,而一旦Q1正置使用,较小的Q1基极电流放大后足以驱动Q2,于是就悲剧了.

所以说不是管子越多越好,这种情况一个就够了…

### PNP三极管控制电路设计与应用 #### 基本工作原理 PNP三极管由两个PN结组成,其中共用的一个电极为基极(b),另外两端分别为集电极(c)和发射极(e)[^3]。这种类型的晶体管主要用于电流放大和开关操作。 #### 开关特性 当作为电子开关使用时,如果希望低电平触发导通,则应选用PNP三极管。此时,通过向基极施加相对较低的电压来使晶体管进入饱和状态从而实现导通功能;相反地,在不需要导通的情况下保持较高的基极电压即可让其截止不导通[^1]。 #### 应用于电源线路上 在某些特定应用场景下,如需对正极进行调控时通常会采用PNP三极管来进行管理。这是因为该类器件能够在接收到来自控制器发出的小幅变化信号之后迅速响应并调整输出端的状态,进而达到精确控制的目的。 #### 驱动负载实例:继电器 无论是NPN还是PNP类型的三极管,在驱动像继电器这样的感性负载时都应当将其连接至集电极端子而非发射极位置。这样做能够确保足够的耐压能力和良好的电气隔离效果,同时也便于后续维护检修等工作开展[^4]。 ```python # Python伪代码模拟PNP三极管控制继电器过程 def control_relay_with_pnp(base_voltage, relay_coil_resistance): if base_voltage < threshold_voltage: # 当基极电压低于阈值时开启 current_through_base = calculate_current(base_voltage, input_resistor_value) collector_emitter_current = beta * current_through_base if collector_emitter_current >= required_current_for_relay: print("Relay ON") else: print("Insufficient Current to Turn On Relay") else: print("Relay OFF") control_relay_with_pnp(low_level_signal, coil_resistance_of_relay) ```
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