基于蜂鸣器的开关三极管使用误区详解

在传统的数字电路设计中，我们经常需要通过开关扩流器驱动一些蜂鸣器，LED、三极管是继电器等需要大电流的设备中使用最多的开关扩流设备。然而在使用的过程中，如果电路设计不当，三极管无法工作在正常的开关状态，就达不到预期的目的，有时就是因为这些小小的错误而导致重新打板，导致浪费。我在这方面遭受了损失，所以我分享了我使用三极管的一些经验和一些常见的误解，可以减少电路设计过程中不必要的麻烦。以下是几种常用的三极管开关电路画法。几个例子都是蜂鸣器作为被驱动器件。

上图1中a电路使用NPN注意蜂鸣器连接到三极管的集电极，驱动信号可以是常见的3.3V或者5VTTL，高电平开启，电阻可按经验法取4.7K。 例如，当a电路打开时，假设它是高电平5V，基极电流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA，能使三极管完全饱和。b 电路用的是PNP管，同样把 蜂鸣器连接到三极管的集电极，不同的是驱动信号是5V的TTL电平。以上两者都可以正常工作，只要PWM蜂鸣器(有源)以适当的频率工作驱动信号 最大的声音。

与图1相比，这里我们用图2的两个电路最大的区别在于被驱动器件连接到三极管的发射极。同样看c电路，假设打开时是高电平5V，基极电流Ib=(5V-0.7V- UL)/4.7K，其中UL被驱动器件上的压降。可以看出，基极电阻也是4.7K，流过的基极电流将小于图1a电路，小多少取决于UL是多少。如 果UL比较大，那么相应的Ib它很小，很可能导致三极管在饱和状态下无法工作，使被驱动器件无法工作。有些人会说可以降低基极电阻，但很难知道被驱动器件的压降，一些被驱动器件的压降是变化的，所以基极电阻很难选择合适的值，电阻选择太大会驱动失败，选择太小，损失更大。所以，在非 必要时，不建议选择图2中的两种电路。

最后，让我们看看上图3中的两个电路图，其中我们可以看到电路的驱动信号是3.3VTTL电平，驱动器需要5个电压才能打开电压V。在3.3V的MCU在电路中，如果不小心，很容易设计出这两种电路，这两种电路都是错误的。首先分析e电路，这是典型的发射极偏差，集电极偏差放大电路，或射极输出器。当PWM信号为3.3V三极管发射极电压为3.3V-0.7V=2.6V，达不到预期的5V。图三f电路也是一个很失败的电路，首先这个电路开通是没有问题的，当驱动信号为低电平时，被驱动器件可以正常动作。然而，当驱动信号驱动时，电路无法关闭PWM为3.3V高电平时，Ube=5V-3.3V=1.7V三极管仍然可以打开，因此无法关闭。在这里，有人会说用这个电路没问题，而且MCU的电压也是3.3V。我说你用的一定是OD(开漏)驱动模式是真实的OD或者是5V容忍的OD，比如STM32的很多IO口可设置为5V容忍的OD驱动模式(但有些不好)。驱动信号为OD当门驱动时，输出高电平，信号变成高电阻，流过基极的电流为零，三极管可以有效关闭，此时f电路仍然有效。

根据以上电路的分析，在基极和发射极之间增加了100个K这种电阻也有一定的作用，可以使三极管有一个已知的默认状态。去除输入信号时，三极管仍处于关闭状态。考虑到安全性和稳定性，需要增加更多的电阻，或者使三极管在更好的开关状态下工作。三极管作为开关装置，虽然驱动电路很简单，但要使电路工作更加稳定可靠，还是不能掉以轻心。为不易出错，个人建议优先使用上述电路，尽量不要使用图2的电路，以免使用图3的工作状态。