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如何选择偏置电阻内置晶体管(BRT)?

图1:基本电路
图1:基本电路

偏置电阻内置晶体管(BRT)通常用作开关。因此,假设将BRT用作开关。
作为开关,当控制信号为正逻辑时,使用NPN晶体管;当控制信号为负逻辑时,使用PNP晶体管。BRT的注意事项包括:

  1. 控制信号的逻辑极性(NPN/PNP)
  2. 通过控制信号(VI(ON)和VI(OFF)电压),顺利地打开和关闭晶体管。
  3. 晶体管导通时获得必要的电压(即降低“导通”状态下集电极-发射极电压降)
  4. 缩短导通或关断时间(即提高开关速度)

下面使用图1所示的带有NPN BRT的基本电路来解释这些注意事项。BRT包含在虚线框中。VI是一个控制信号,VCC是电源,RL是负载,包括上拉电阻。

1.晶体管的极性(NPN/PNP)

根据前级电路的逻辑,选择一个NPN或PNP BRT。如果前级电路的输出可以呈现高阻态,并且在处于高阻态时被下拉至GND电平,请使用NPN BRT。如果前级电路的输出上拉至VCC电平,请使用PNP BRT。当前级电路的输出处于高阻态时,BRT可能会在上拉电阻和内置偏置电阻器之间的中点电位下发生故障。
当前级电路既没有上拉电阻也没有下拉电阻时,可以同时使用PNP和NPN BRT。在这种情况下,请根据以下电路的规格选择PNP或NPN BRT。
(例如,如果以下电路在初始状态下需要逻辑高电平,则选择一个NPN晶体管;如果在逻辑状态下需要逻辑低电平,则选择一个PNP晶体管。)请勿如图3所示那样并联多个NPN和PNP BRT,因为其内置偏置电阻之间的中点电位会引发误故障。

图2:前级电路上拉至VCC
图2:前级电路上拉至VCC
图3:并联的NPN和PNP BRT
图3:并联的NPN和PNP BRT

2.通过控制信号(VI(ON)和VI(OFF)电压),顺利地打开和关闭晶体管。

将导通信号的电压设为高于最大VI(ON)电压,将关断信号的电压设为低于最小VI(OFF)电压。请注意,VI(ON)和VI(OFF)特性是在25°C时指定的。 根据使用环境预留足够的设计余量。
请参阅以下常见问题(FAQ)。

常见问题:偏置电阻内置晶体管(BRT)的导通电压和关断电压分别是多少?

3.晶体管导通时获得必要的电压(即降低“导通”状态下集电极-发射极电压降)

当NPN双极晶体管在饱和区导通时,由于外部电阻(RL)和集电极电流(IC),集电极电压降至GND电平。但是,实际上,集电极和GND(发射极)电位之间有一个称为VCE(sat)的电压电平。可通过增加基极电流(IB)来降低VCE(sat)
Ib等式表明可通过使用BRT来增加Ib
Ib=IB–IR2 =(VI–Vbe )/R1–Vbe/R2
1.R1小值
2.R2大值 
这并不意味着电阻比(R1/R2)较小的BRT,而是R1值较小的BRT。这种BRT在特定输入电压(VI)下会向基极传输更大的电流。
有关输入电压的详情,请参阅以下常见问题(FAQ)。

常见问题:当偏置电阻内置晶体管(BRT)导通时获得必要的电压(即降低“导通”状态下集电极-发射极电压降)

4.缩短导通或关断时间(即提高开关速度)

选择BRT时,请注意以下几点。请参阅以下常见问题(FAQ)。

常见问题:如何提高偏置电阻内置晶体管(BRT)的开关速度?

a)切勿使BRT超过必要深度的饱和电平。
    当BRT导通时,Ib受R1和R2限制。通过限制Ib来控制饱和电平。因此,为提高开关速度,请选择R1值较大且R2值较小的BRT。
b)减小去除过多载流子的通路阻抗。
    选择R2值较小的BRT,因为主要是通过R2去除了过多的载流子,尽管载流子去除通路会根据前级电路的配置而略微变化。

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