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“上P下N”及“上N下P”有哪些區別?(推挽電路篇)

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“上P下N”及“上N下P”是推挽電路中常見的兩種電路結構,它們的區別主要在於管子的類型與導通方式不同。

本文要點:

一、推挽電路定義講解

二、電路的結構解析

三、推挽電路的主要特點

四、兩種電路的區別說明

一、推挽電路定義講解

(熟知的朋友可以直接跳到後半部分)

推挽電路:指的是兩個不同極性電晶體間連接的輸出電路。

推挽電路採用兩個參數相同的功率BJT管或MOSFET管,以推挽方式存在於電路中,一只放大正半周信號,另一只放大負半周信號,從而實現對完整信號的放大。兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通,所以導通損耗小效率高。(推挽輸出既可以向負載灌電流,也可以從負載抽取電流。)

簡單來說,“推挽”之意,即當一號管子‘推’出去時,二號管子則‘拉’回來;輸入不同,交替導通。

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(典型電路圖)

二、電路結構解析

推挽電路由兩個互補的輸出級組成,一個NPN三極管和一個PNP三極管。兩個輸出級總是在一個三極管導通的時候另一個截止。而輸入級通常由一個電晶體組成,用於控制輸出級的導通和截止。

三、推挽電路主要特點

推挽電路適用於一般適用於低電壓高電流的場合,上結構部分我們提到了‘推挽電路工作時,兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通’,因此其優點是更低的導通損耗,更安全的輸出,它廣泛應用於功放電路和開關電源等領域。

推挽電路能在輸出時輸出高電平和低電平,在兩種電平下都具備驅動能力。例如:

1、當輸入信號為高電平的時候,上面的管子導通,下麵的管子截止,輸出信號為高電平。

2、當輸入信號為低電平的時候,上面的管子截止,下麵的管子導通,輸出信號為低電平。

四、兩種結構的區別

“上N下P”與“上P下N”

1. 從電路輸入和輸出方面看

上N下P型輸出信號與輸入信號的相位是相同的,兩者皆為高電平;

而上P下N型輸出與輸出是反相的,當輸出為高,輸入則為低。

2. 從輸出信號幅值來看

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上N下P型原理圖

上N下P型輸出電壓幅值一般會比輸入信號的幅值低0.7V,這種差距容易導致輸出幅值受到輸入信號的限制。在這裏可以表明此電路對輸入信號存在一定要求。

上P下N型當滿足三極管的飽和導通條件時,輸出幅值接近電源電壓。

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上P下N原理圖

3. 從工作原理上看(原理圖)

我們知道上N下P型的輸入信號電平較輸出信號低。當輸入信號的電平過低時,如若推挽電路輸出的電流過大,則易導致上N管發熱,嚴重時還會導致其損壞。例如有以下情況:

(1)當推挽電路做信號控制時,其流經的電流一般不會很大,因此上管也不容易產生損壞。

(2)當推挽電路用於驅動負載時,此時的管子流經的電流可能會較大,若輸入信號幅度較低,上管則會嚴重發熱。同時下P管也會存在發熱的隱患。

因此在設計推挽電路時,必須要注意信號、電源及負載,根據實際情況去使用和操作。

從上P下N型的電路一原理圖我們可以看到,與“上N下P”相比,上P下N型多了兩個電阻,這會相應地增加一些成本。

企业微信截图_17144436061174.png 

那這時就會有朋友說,去掉兩個電阻不就行了,成本降低。

當然是不可以的啦!正所謂存在即合理。

如果將兩個電阻除去,上下兩個管子便容易發生串通現象,導致發熱損壞。並且我們還要注意,在這兩個電阻的“庇護”之下,我們需要格外關注輸入端要一直保持有信號,且其幅值不會導致兩個管子出現同時導通。

此外,控制信號的壓擺率還要遠大於三極管的開關速度,以防止在電平轉換時出現串通現象。

從以上一堆“操作”我們可以看出,在控制方面,上P下N型是不具備優勢的。這也是為什麼一般在實際應用中,我們使用的推挽電路一般都是上N下P型。

當然,上P下N也不是一無是處的!如果將推挽電路中上P下N型的三極管換成是MOS管,那其中的很多缺點都會得到很好的改善,性能也會有所優化,具體原因,相信我們講過的許多關於MOS管的優點大家都能瞭解一二,詳細的以後我們下次再探討!

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(聲明:部分資料和圖片取材於網路)

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