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实例分享:关于短路保护的三极管详解

发布时间:2019-02-12 责任编辑:xueqi

【导读】以下是笔者实际工作经验的总结分享,即关于短路保护的三极管详解。这是一个自锁的保护电路,短路时:Q3极被拉低,Q2导通,形成自锁,迫使Q3截止,Q3截至后面负载没有电压,这时有没有负载已经没有关系了,所以即使拿掉负载也不会有输出。
 
今天做了一个关于电机短路保护的电路,参考了经典电路:
 
 
这是一个自锁的保护电路,短路时:Q3极被拉低,Q2导通,形成自锁,迫使Q3截止,Q3截至后面负载没有电压,这时有没有负载已经没有关系了,所以即使拿掉负载也不会有输出。要想拿掉负载后恢复输出,可以在Q3得C E结上接一个电阻,取1K左右。
 
C2和c3很重要,在自锁后,重启电路就靠这两个电容,否则启动失败。原理是上电时,电容两端电压不能突变,C2使得Q2基极在上电瞬间保持高电平,使得Q2不导通。C3则使得上电瞬间Q3基极保持低电平,使得Q3导通Vout有电压。这样R5位高电平,锁住导通。
 
但我在引用时就出了问题:我想当然的把R4用了一个1K。问题来了:VOUT带载能力变差。
 
原因是:R4变小,Q2的Ib变大,以至Q2变得更容易导通。也就把Q3拉低了。
 
那么深究其原因:我们该怎么计算各元件的取值呢,为了好计算,R3取1k,假设VCC=5v,考虑电压会被拉低,则VCC在短路时取4.5V,要使得Q3截止,则Q3的基极取大于等于3.9V.接着求Q3的Ic=3.9/1K=3.9ma。
 
Q3Q2用8550,查找规格书(小心网上有的是不对的)。
 
 
取其任意一个算的B值(出入不大)B=200,接着求Q2的IB=3.9/200=0.0195MA。
 
要使得Q2导通,则Q2的基极电压为4.5-0.6=3.9。
 
Q2的基极电压有了,电流也有了,则R4=3.9/0.0195=200K
 
当然R4取10k也是可以的,只是Q2的Ib偏置电流较大。IC的电流也月大,使得R3电压上升约块,Q3的基极电压越容易被拉高,所以R4是调节灵敏度的。
 
这是其1,最关键的是R3,想要Q3进入截止,则Q2的状态决定,R3越大,则Q2的IC越小,Q2越容易进入饱和状态。
 
这里理解起来有些抽象,那我就具体的画个图,就很好理解了。在三极管截止的时候CE两端的电压是最大的,我们设为4.5V,在IB逐渐加大的过程中,VCE在逐渐变小,而饱和状态下的Ic是由RC决定的,请看图:
 
 
负载(RC)越小饱和电流越大,VCE约大,则从4.5V到VCE饱和电压差越小,其导通时间越小,最重要的是,相应的VR3=4.5-VCE(饱和),VR3两端电压越小,当小到无法达到3.9V时Q3也就不能截止了。这是关于R3对灵敏度的影响原因。
 
再看R4的影响:
 
 
在Q2截止的时候,Q2的基极是由电流的,而这个电流就是从E极流过R4和R5到地。Q2的基极电流IB在这个初始电流的基础上逐渐加大,从上图绿色线看出,知道到了与红色线垂直的红色线,就到了Q2的保护基极电流IB(sta)。
 
所以初始基极电流IB越大,上升上升到饱和基极电流IB(sta)越快。
 
来源:面包板
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