三极管做开关电路用法分析

     感谢JQ_Lin和nealcc坛友在PNP驱动电路的分析，为了不误导更多的网友，现将两位的电路一并总结到贴子里。

     在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。

        三极管分NPN型和PNP型，在搭建开关电路的过程中，电路稍微有一些区别。下面先上最基本的电路。

使用NPN型三极管做开关电路：                  

      

使用PNP型三极管(MOS管)做开关：

            

对NPN管子而言，LED处接VCC，则三极管处于饱和区，三极管处于“开”状态，负载通电；LED处接GND三极管处于截止区，三极管处于“关”状态。PNP与NPN则相反。

  【从一种不准确的角度来理解三极管做开关，将三极管比作一个水库，基极就是闸门，送的电压（实际是电流，三极管是流控流型）越高，闸门开启的越大，则CE上流过的水越大，当闸门开到最大的时候也就是水库能放水的极限了，也就是处于饱和区了。当三极管的基极接地时可以理解为将闸门完全关闭了，则水流就停了，也就是三极管处于截止区了。我们将三极管用作开关就是利用了三极管的饱和与截止。】这个说法大家就作为反面例子吧

         三极管做开关的基本电路就是上面这2个了，下面针对我自己在使用过程中不恰当的设计做一个简单的分析。电路如下：

         LED通VCC，目的是让蜂鸣器（LED亮）常响，但是结果并不理想。通过示波器抓取三极管基极和发射极波形如下：

这个结果不难分析，基极一有电流，三极管就打通了，在三极管CE上有电流流过。基极的电压的变化趋势是VCC->0.7V，但是因为R37这个电阻的存在发射极电压被抬高，假设三极管饱和了（不会饱和），CE上电流非常大，流过R37以后发射极电压就会趋近于VCC，三极管截止。依此循环，最后的结果就是蜂鸣器（有源）不能正常工作。

将JQ_Lin的回复粘贴如下：在这个电路中，当从IO口输入较低电平时，不需要太低（例如1V、2V，甚至3V），NPN三极管就已经可靠导通了。但是，当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。

以上仅仅是我自己的粗糙的分析，可能完全不正确，有懂的电工可以帮忙一起分析学习一下。

小编分析的挺到位的 如果不是LED负载 而是继电器这类负载的话 不知情况会是怎样的

我先把小编的文字描述记录在下面了】
　　在一些小型负载例如LED、继电器等设备的驱动电路中由于单片机的IO口的驱动能力有限，不能直接对这些负载进行驱动。而三极管的驱动电流可以到上百mA的电流，所以可以搭建三极管开关电路来驱动这些负载。
　　三极管分NPN型和PNP型，在搭建开关电路的过程中，电路稍微有一些区别。下面先上最基本的电路。
　　使用NPN型三极管做开关电路：             使用PNP型三极管做开关电路：
                     
　　对NPN管子而言，LED处接VCC，则三极管处于饱和区，三极管处于“开”状态，负载通电；LED处接GND三极管处于截止区，三极管处于“关”状态。PNP与NPN则相反。
　　从一种不准确的角度来理解三极管做开关，将三极管比作一个水库，基极就是闸门，送的电压（实际是电流，三极管是流控流型）越高，闸门开启的越大，则CE上流过的水越大，当闸门开到最大的时候也就是水库能放水的极限了，也就是处于饱和区了。当三极管的基极接地时可以理解为将闸门完全关闭了，则水流就停了，也就是三极管处于截止区了。我们将三极管用作开关就是利用了三极管的饱和与截止。
　　三极管做开关的基本电路就是上面这2个了，下面针对我自己在使用过程中不恰当的设计做一个简单的分析。电路如下：
　　LED通VCC，目的是让蜂鸣器常响，但是结果并不理想。通过示波器抓取三极管基极和发射极波形如下：
这个结果不难分析，基极一有电流，三极管就打通了，在三极管CE上有电流流过。基极的电压的变化趋势是VCC->0.7V，但是因为R37这个电阻的存在发射极电压被抬高，假设三极管饱和了（不会饱和），CE上电流非常大，流过R37以后发射极电压就会趋近于VCC，三极管截止。依此循环，最后的结果就是蜂鸣器（有源）不能正常工作。
　　以上仅仅是我自己的粗糙的分析，可能完全不正确，有懂的电工可以帮忙一起分析学习一下。

【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】
　　第一个NPN三极管的开关电路是正确的。
　　第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的，是互联网上大量流传且大量用于产品的一种垃圾电路。
　　为什么说它是垃圾的?
　　在这个电路中，当从IO口输入较低电平时，不需要太低（例如1V、2V，甚至3V），NPN三极管就已经可靠导通了。但是，当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。
　　不难发现，这个PNP三极管的开关电路是由NPN三极管开关电路简单地对称地倒映过来的，而被忽略的是，输入信号源却没有也不允许对称地倒映过来。这就是垃圾产生的原因。
　　试想，如果把一向以GND为基准电平的输入信号源统统改为以VCC为基准电平的话（当然是不可能的），那么它就不是垃圾了，反而那个NPN三极管开关电路变成垃圾的了。
　　知道了问题所在，要想正常、可靠地使用这个电路，必须根据实际情况采取适当的改进措施。
【劝君不要这样学习】
　　总是将三极管比作一个水库，基极就是闸门，是永远解释不清楚三极管的工作原理的，错误百出。
【说话先让自己能懂】
　　至于你对一个错误电路的分析，也是糊里糊涂，这都是信奉“水库”说、“水管”说和“闸门”说惹的祸。你需要把基础知识搞清楚，先让自己明明白白才行。
　　你的有源蜂鸣器在哪里?你的R37又在何方?

继电器的驱动的电路和这个基本一样。我以前遇到的唯一不同的就是如果继电器带220V的感性负载的话，加RC灭弧电路，增强电源的稳定性，如果是阻性负载的话没啥区别了。

Lin说的是，我的分析也是参考了大量网络信息之后理解下来的，由于理论基础不足，所以分析可能是完全不正确的，这个我也说过了。PNP的电路，听你一讲确实有问题，不知可以帮忙改进一下吗?  至于R37和有源蜂鸣器，这是之前的图片，发帖时换图了，这是疏忽了。

我说的就是这个意思  其实RC电路当中主要起吸收过压的作用  当然也起到一定的消弧作用

这个也是当时碰壁了，搞不定，我老大教我的用RC才搞定的，要学的太多了，共勉

共勉  不知坛友搞那个领域的  

这个真难说啊，现在算是自动化吧，写固件，目前正在敲代码呢，遇到个头疼的问题，不然我早就回去了

好多  如果以后有什么困难还望伸以援手  

一起加油！我先调试去了

【第二个PNP三极管的开关电路是垃圾的】  
这个说法也太....一棒子打死?
如果IO口是OC或者OD的输出，显然就可以否定你的垃圾说法！别告诉我你没有见过下面这个形式的电路！

请仔细看帖。
请不要扯远了，更不要抬杠，好吗?
我的回答是针对小编的第二个电路的，它的控制端是直接连IO口的。
你的PNP之前加了一个NPN反相，能够和小编的电路等同吗?
如果小编的电路同你晒出的一致，我就不会有任何评论了。况且，我在帖中早已声明在先——
【当从IO口输入的高电平同电源电压VCC（假定为5V）有较大差距（例如4.5V、甚至4V）时，NPN三极管就不能够可靠截止，甚至还在导通着！这是很多产品出现故障而又找不出来的原因之一。】
这已经排除了你所提及的OC和OD了，不是吗?
讨论问题总要有一个基点才是。偏离了基点的讨论，都是浮云。
至于是否见过你的图，请见前天我在下面帖子里发的截图，看看和你晒出来的图有什么本质上的不同吗?
谁来帮我看一下，我想设计个电子开关，哪怕是三级管也好，只是我不太知道怎么选
http://bbs.elecfans.com/jishu_1102874_1_1.html
(出处: 中国电子技术论坛)

分析得很到位

瞧瞧看，谢谢分享

恩恩，通过你和JQ_Lin的分析，学到了PNP管做开关的实际用法，非常感谢

谢谢JQ_Lin的分析，学习到了！

搞技术不严谨，不谦虚。基本的技术讨论变成了和你抬杠么?
我为什么在图里面画一个圈，因为那部分是可以在MCU 内部的 。
你不知道IO口可以配置成 PP 和OD(OC)两种状态么?

另外，以典型的STM系列单片机为例，虽然MCU是3.3V供电，但是可以做到5V容限的IO口。

再说下去才是扯远了，如果需要可以去搜索下"GPIO的结构简介"

你的谦逊，以及分析总结的习惯，也值得我学习！