NPN和PNP作为开关管的设计技巧

NPN和PNP作为开关管的设计技巧

1.1 NPN与PNP的区别

NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。

NPN（右图）是用B—E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。

PNP（左图）是用E—B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC

1.2 NPN和PNP作为开关的使用

三极管做开关时，工作在截至和饱和两个状态。一般是通过控制三极管的基极电压Ub来控制三极管的导通与断开。

图1 PNP与NPN

表2 NPN和PNP的工作状态及条件

如上 图1所示:

对于NPN来说，使UbeUon，三极管导通，其中一般Ue 接地，则只需控制Ub,使Ub>Uon即可使之导通。

对于PNP来说，使UebUon，三极管导通，其中一般Uc 接地，所以要使三极管导通既要控制Ue又要控制Ub使Ueb>Uon才行。所以一般是Ue为某个固定电压值，只通过控制Ub来就可以控制三极管的导通与断开。

对比NPN与PNP可知：

NPN做开关时，适合放在电路的接地端使用，如图2 里面Q6；

我们一般使用芯片I/O口来控制LED灯，I/O口的逻辑电平一般为高电平3 V左右，低电平为0.3V左右。因此可以直接控制NPN管开关，如 图2 里面的Q6；我们前控板设计LED的控制电路采用如下图2的NPN三极管对地较为合适，并且双色灯最好是使用共阳双色灯。

图2 双色灯的控制（Q6,Q4是放在发光二极管的接地端只需要Ub>0.7V即可导通）

PNP做开关时，适合放在电路的电源端使用，如图3中的。

一般不直接控制PNP管，如 图3。

图3 电源的控制

图3中Q35就放在电源端，E为固定12V,只需控制B极来导通三极管。

以下是普遍用法：

NPN基极加Ube>0.7V电压，集电极与发射极短路.基极低电压Ube<0.7V，集电极与发射极开路.也就是不工作。

PNP基极高电压Ub>=Ue.集电极与发射极开路，也就是不工作。如果基极加低电位Ub-Ue<-0.7V，集电极与发射极短路。

a.如果输入一个高电平，而输出需要一个低电平时，首选择npn。

b.如果输入一个低电平，而输出需要一个低电平时，首选择pnp。

c.如果输入一个低电平，而输出需要一个高电平时，首选择npn。

d.如果输入一个高电平，而输出需要一个高电平时，首选择pnp。

1.3 三极管使用时钳制电压的问题、

图4 电源的控制

如上 图4，在POWER_UP与三极管b极之间必须要串个电阻(如下图5)，否则当三极管导通后，POWER_UP位置电压会被钳制在0.7V，设计时候应当注意。

图5