推挽电路原理分析以及供电电压的选择

将一个PNP三极管和一个NPN三极管相连，就构成了一个推挽输出电路，本文分析这样的电路有什么优点，以及这些优点是如何产生的？另外再分析一下推挽电路的供电电压，输入电压和输出电压之间的关系。
如下图1所示，在输入端输入高电平，PNP三极管Q3导通，NPN三极管Q4截止，Q3在E(发射极)输出高电平。

图1

注意观察输出的电流Ie = Ib + Ic, 没有电流通过三极管Q4，这意味着Q4没有能耗，能够输出最大电压Ve(=输入电压 - Q3管压降, Ve接近输入电压)。因为Q4相当于一个阻值无限大的电阻，无论负载的阻抗怎样变化，输出电流Ie几乎都流向了负载电路，这就是“推挽输出能够提高了电路驱动（或负载）能力”的原因。

假如将Q4三极管换成一个电阻R4，那么肯定有电流I4通过R4，无论I4有多小，都会消耗能量。而且随着负载阻抗的变化，整个电路的阻抗也会改变，输出电流Ie也会发生变化，这意味着Ve也会变化，三极管基极(B)和发射极(E)之间的电压Ube也会发生变化，Ube的变化又会引起三极管(极电极和发射极之间的)阻抗发生变化，这种复杂的变化几乎无法控制，最终可能导致电路不稳定（输出信号不稳定）。

再分析一下输入低电平的情况，如下图2所示。

图2

输入低电平，Q3截断，Q4导通。此时负载电路向Q4输出灌电流（反向电流），此时Q4在发射极(E)输出的电压Ve==0？

答案是不一定。

如果输入电压V- == 0，且负载电路没有存储能量（电能）的能力（例如负载电路仅仅包含电阻），那么灌电流为0，Ve==0。如果负载电路包含了电容，电感等储能元件，则Ve>0，则会产生灌电流。

这里的灌电流作用：（1）驱动其它负载电路，也就是说低电平也有驱动电路的能力（此时输入电压应为V- < 0）；（2）释放负载电路多余的能量。

从以上分析可以看到，向推挽电路输入高电平，电流从输入端–>负载电路，称为“推”；输入低电平,电流从负载电流–>输入端，称为“挽（拉）”，所以才称为推挽电路（也称作推拉电路）。

下面分析一下推挽电路供电电压，输入电压，输出电压之间的关系，以及如何选择供电电压。
观察下面图3的推挽电路，输入高电平电压Vb=5V, 供电电压Vc=12V, 输出电压Ve=4.3V, 为什么Ve=4.3V?

图3

三极管相当于2个二极管串联，其中二极管BC反向偏置，其阻抗Rbc较大，三极管的管压降主要来源于Rbc；二极管BE正向偏置，电压降为固定值0.7v。由于Rbc远大于0.7v, 所以Rbc消耗了供电电压Vc的绝大部分能量，体现在Rbc的电压降（或者说三极管的管压降）近似等于7v(注意,BC之间的电压Vbc = Vc-Vb = 12v-5v=7v), 那么输出电压Ve = Vb - 0.7v = 5v - 0.7v = 4.3v。

由于供电电压的能力几乎被三极管消耗掉，导致三极管温度升高，不仅耗能，而且有可能损坏三极管，对于推挽电路，输入高电平时，应该令"供电电压(Vc) == 输入电压(Vb) == 5v", 样既不影响输出电压Ve, 也减小了功耗。

供电电压Vc == 5v, 当输入低电平Vb == -5v，上管截止，不会产生功耗，此时下管导通接地，此时Ve == 0v(不考虑管压降和灌电流)。

根据实际情况，输入的低电平Vb也可以为0v, 只不过此时推挽电路可能不具备驱动能力。