我一直在考虑在我的一个电路(PWM LED 调光器)中用 TIP102 替换 2N3904 和 TIP31C,并注意到从每个基极到发射器的 TIP102 原理图中的电阻器。我目前的电路没有这些,我想知道它们的用途是什么,以及我的电路是否应该有它们。
达林顿晶体管内的电阻器
这些电阻器用于加速关断。基极-发射极结具有一些电容,在反相放大器配置中,由于米勒效应,该电容明显变大。要关闭晶体管,必须对该电容放电。
移除基极驱动后,右侧晶体管的该电容无法放电,因为左侧晶体管的反向偏置基极发射极阻止了它。这些电阻器为该放电电流提供了路径。
如果您正在制作离散的达林顿对,则至少包括 R2 不是一个坏主意。如果您不需要切换太快,那么您可能会发现晶体管在没有它的情况下足够快地关闭,但我会包括 R2,除非我试图从成本中削减每一分钱。
计算这些电阻应该是什么没有硬性规定,但您提供的示例提供了一些典型值。如果你把它们做得更小,关闭速度会更快。如果你把它们做得太小,所有的输入电流都将通过电阻器,而没有东西可以驱动晶体管。
R2 上的电压被正向偏置的基极 - 发射极结限制为 0.65V,因此电流将为:
$$ I_{R2} = \frac{0.65V}{R_2} $$
通过计算由 R2 和正确晶体管的输入电容形成的时间常数,您可以得到一些想法(只是一个想法;对于一个准确的模型,我将模拟或构建和测量)关断速度的影响:
$$ \tau = R_2 \cdot C_{eb} $$
R1 的计算基本相同。但是,它应该更大,原因有两个。首先,左边的晶体管不需要太多的帮助来关闭,因为它的基极电容可以被驱动晶体管的任何东西放电;与正确的晶体管一样,没有二极管。
其次,使 R1 更小可以将更多的电流从左侧晶体管的基极分流,这将与两个晶体管相乘。因此,降低 R1 会降低增益,因为更多的输入电流仅乘以 \$\beta\$ 而不是 \$\beta\cdot\beta\$。
电阻有多种原因。已经提到的两个是加速关闭并保证设备在不驱动时保持关闭。
另一个原因是克服内部泄漏。通常,单个晶体管的泄漏低到可以忽略不计。但是,第一个晶体管的泄漏会乘以第二个晶体管的增益,这可能使其在某些应用中非常重要,尤其是在泄漏较高的高温下。第二个晶体管周围的电阻器使第一个晶体管在第二个晶体管导通之前产生一些最小电流。这可以调整为超过第一晶体管的最坏情况泄漏。
还要注意,对于低输出电流,第二个晶体管可以仅从通过第一个电阻的电流导通。在这种情况下,整个器件的 BE 电压和 CE 电压将低于纯达林顿。
这些电阻器有两个目的。正如菲尔所提到的,一个是帮助快速关闭晶体管。
另一个是两个确保引脚状态,以防管脚不被驱动。它消除了浮动状态。就像微控制器引脚处于高阻抗模式一样。
哪种配置更适合拉低 NPN 晶体管的基极?对晶体管基极上下拉电阻的使用进行了很长时间的讨论。