柵極型推挽電路不用上P下N的原因

在做信號控制以及驅(qū)動時，為了加快控制速度，經(jīng)常要使用推挽電路。推挽電路可以由兩種結(jié)構(gòu)組成：分別是上P下N，以及上N下P。其原理圖如下所示。 ?

? 在平時中，我個人經(jīng)常遇到的推挽電路是第一種。當我每次問身邊的工程師：“為什么不選擇使用第二種？第二種是上P下N型，這樣的管子在實際中用起來，理論中比上N下P型更有優(yōu)勢呀?！钡菍嶋H中，從來也沒有人正面地回答我，為什么不適用上P下N?；蛟S很多人都會不屑去回答這個問題，但是這個問題確實是電子設計初學者幾乎都會考慮的問題。今天我就捋一捋這個小問題。 ? 先來看看上N下P型，從該原理圖可以知道，其輸出信號與輸入信號的相位是相同的，即輸入時高。輸出就是高。但是根據(jù)N管的工作特點——N管的輸出電壓幅值=Vb=0.7V，所以改模型的輸出幅值會受到輸出信號的限制。所以這對輸入信號的幅值要求比較苛刻，否則可能會導致后級的高電平信號不夠高。 ?

? 其輸出的效果圖如上圖所示，可能細心的人會發(fā)現(xiàn)，當輸入信號的高電平低于電源電壓時，這意味著上N管的CE節(jié)將會承受較高的電壓。這也就意味著上管將有著發(fā)熱壞的風險。 ? 這個結(jié)論是存在一定的道理的，但實際中，當推挽電路在做信號控制時，其中流過的電流并不會很大，所以這種情況下，上管也不容易壞。但是如果推挽電路用于驅(qū)動負載時，則此時的管子會流過大電流，此時若輸入信號幅度較低，則上管的發(fā)熱量真的會很嚴重。當然，當輸入信號的低電平高于參考電壓時，下P管也會存在同樣的問題。 ?

? 對于上P下N的模型，從原理圖可以知道，該模型的輸出與輸出是反相的。即當輸入為高時，輸出則為低。 ? 而實際的應用電路中，我們可以將其與上N下P模型進行對比。對比之后可以發(fā)現(xiàn)，上P下N模型的三極管基極會串了一個電阻，但是上N下P在實際應用中可以將其省略。上P下N模型中要加這兩個電阻的原因是為了將上P管與下N管進行信號隔離。假如不進行信號隔離，從原理圖中可以知道，上P管的信號其實是會影響下N管的。 ?

? 從以上電路中可以知道，當P管導通時，其信號會流經(jīng)N管，這時就會導致P、N管的串通問題。所以該電阻不能省?？赡芎芏嗳擞X得，加兩個電阻沒什么，但是如果放在實際生產(chǎn)中，假如一個電阻的價格為0.1分，則生產(chǎn)一千萬個產(chǎn)品則意味著“因為這兩個電阻，成本將直接地上升一萬元?！?? 另外，我們往往以為加了一個電阻之后就萬事大吉了，其實并不是。盡管加了電阻，我們還要嚴格保證輸入端要一直有信號且其信號的幅值足夠高，否則一樣會導致串通問題。 ?

? 但是，即使能夠保證控制信號的幅值足夠高，但是當信號在進行“高——低”轉(zhuǎn)換的時候，其中必會經(jīng)過一個信號的轉(zhuǎn)換區(qū)間，這說明，在信號進行跳變時，依舊會存在串通的問題。要解決這個問題，就要求控制信號的壓擺率遠遠大于三極管的導通時間（即在保證三極管還沒做出開關(guān)反應時，控制信號就已經(jīng)完成了信號轉(zhuǎn)換，以避免串通現(xiàn)象）。 ?

? 大家可以去查查通用三極管的開關(guān)時間，查完之后你或許就會發(fā)現(xiàn)，上P下N型推挽電路的要求未免也太苛刻了吧。 ?

綜上所述，我們在實際的應用中往往會選擇上N下P型。下表總結(jié)了兩種模型的特點供大家參考：

當然，上P下N模型只是在柵極型（即三極管模型）中才會存在如此多的缺點，在場效應管（mos管）中還是很受歡迎的。具體原因大家可以根據(jù)自己的興趣去了解。

編輯：黃飛

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