三極管驅動蜂鳴器這些誤區(qū)要當心-KIA MOS管

三極管驅動蜂鳴器

蜂鳴器是我們在電路設計中使用的最常見的一種預警發(fā)聲器件,我們常使三極管的工作于開關狀態(tài)來驅動它。然而越簡單的電路,很多人在設計時往往越容易忽略細節(jié),導致實際電路中蜂鳴器不發(fā)聲、輕微發(fā)聲和亂發(fā)聲的情況發(fā)生。

我們在數(shù)字電路設計的中常常用三極管的開關特性把數(shù)字信號的“1"和“0”來轉化成實際電路中的“通“和“斷”,來驅動一些蜂鳴器、數(shù)碼管、繼電器等需要較大電流的器件。

然而在使用的過程中,如果不在意細節(jié)，三極管就可能無法工作在正常的開關狀態(tài)。最終無法達到預期的效果,有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板,導致浪費。

這里把三極管的一些經(jīng)驗以及一些常見的誤區(qū)給大家分享一下 ,在電路設計的過程中可以減少一些不必要的麻煩。我們來看幾個三極管做開關的常用電路畫法。蜂鳴器我們選擇了常用的蜂鳴器。

例:圖一中a電路中三極管我們選擇了2N3904三極管，2N3904是現(xiàn)在常用的NPN三極管。其耐壓值40V , Pcm=400mW，Icm=200mA, β=100-400。蜂嗚器LS1接在三極管的集電極,驅動信號取5V ,電阻按照經(jīng)驗可以取4.7K。

假設三極管放大倍數(shù)為100 ,蜂鳴器的工作電流為20mA,即Ic=20mA。Ib=Ic/β=0.2 mA。當基極電流大于0.2 mA時,蜂鳴器均可正常發(fā)聲。a電路中的基極電流Ib= ( 5V-0.7V ) 14.7K=0.9mA,大于0.2 mA,可以使蜂鳴器正常發(fā)聲。

b電路用的是2N3906三極管, PNP型 ,同樣把蜂鳴器LS2接在三極管的集電極,驅動信號是5VTTL電平。由于2N3906其他參數(shù)和2N3904基本一致，因此計算過程不再贅述。以上這兩個電路圖都可以正常工作。

圖二的兩個電路和圖一相比,把蜂鳴器接在了三極管的發(fā)射極。在c電路,假設基極電壓為5V,基極電流lb= ( 5V-0.7V-UL )/4.7K ,其中UL為蜂鳴器上的壓降。如果UL比較大,那么相應的Ib就小,很有可能Ib<0.2mA，Ic <20mA ,無法驅動蜂鳴器。

有人認為把R3的阻值減小, Ib就可以變大,大于0.2 mA時,蜂鳴器就可以正常工作。但是蜂鳴器的壓降很難獲知,而且有些蜂鳴器的壓降可能變動,這樣一來基極電阻阻值就很難選擇,阻值選擇太大就會驅動失敗,選擇太小,損耗又變大。d電路也會出現(xiàn)同樣的問題,所以不建議選用圖二的這兩種電路。

圖三這兩個電路,電路的驅動信號為3.3VTTL電平,常出現(xiàn)在3.3V的MCU電路設計中,如果不注意就很容易就設計出這兩種電路,而這兩種電路都是錯誤的。

先分析e電路,這是典型的“發(fā)射極正偏,集電極反偏”的放大電路,或者叫射極輸出器。當PWM信號為3.3V時, Ib= ( 3.3V-0.7V- UL )/4.7K ,會出現(xiàn)和圖2中c電路中一樣的情況。

電路也是一個很失敗的電路，首先這個電路導通是沒有問題的,當驅動信號為0V時,蜂鳴器可以正常動作。然而這個電路是無法關斷的,當驅動信號PWM為3.3V高電平的時候，Ube=5V-3.3V=1.7V, Ube>0.7V ,三極管仍可以導通,于是蜂鳴器會一直響。

那這個問題有辦法解決嗎?有,如果你的MCU支持OD (開漏)驅動方式,可以在開漏輸出后用上拉電阻把電平拉到5V ,這樣Ube=5V-5V=OV, Ube<0.7V,三極管就可以正常的關斷了。

總結:

三極管作為開關器件，雖然驅動電路很簡單,要使電路工作更加穩(wěn)定可靠,還是不能掉以輕心。為了避免出錯,建議是優(yōu)先采用圖一的電路,盡量不采用圖二的電路,避免使用圖三的工作狀況。

實用推薦電路如下:

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