三極管的Datasheet里到底有什么明堂

三極管

三極管的Datasheet 里，到底有什么明堂？

看似簡單到不能再簡單的三極管驅(qū)動繼電器電路、三極管驅(qū)動LED或者LED背光電路，你是不是感覺閉著眼睛都能畫出來？

這么小case的事情，為什么板子還是會各種問題？這類不良通常查到最后，多是通過修改元器件選型來解決，為什么？原來的器件參數(shù)不夠了啦~~~~

帶著應(yīng)用目的和需求，我們今天來過一下三級管的Datasheet。

案例：三極管驅(qū)動繼電器

這個繼電器驅(qū)動電路，是再熟悉再簡單不過了。為什么你的板子就盛開各種奇葩，繼電器不吸合，三極管導(dǎo)通了，三極管斷開了，續(xù)流二極管冒煙了。帶著這個需求，我們來看一份NPN三極管的Datasheet 給了我們哪些信息。

從上圖我們看出，當(dāng)R1左側(cè)的控制電平由低到高，不管R1左側(cè)是5V電平還是3.3V電平，只有驅(qū)動電流合適，T1就能導(dǎo)通。那么T1三極管CE之間能承受的最大電流必須大于繼電器線圈的電流。不僅如此，我們知道，元器件在工作時都會產(chǎn)生熱，導(dǎo)致器件溫升，在設(shè)計冗余足夠的情況下，器件溫升越少，對封閉的電子設(shè)備內(nèi)部總的溫升就越少。所以一般會放40%~60%，甚至在對成本不敏感的情況下，放更多余量。

我們先看繼電器的驅(qū)動信息：

應(yīng)用標(biāo)稱12V的規(guī)格，結(jié)合汽車電子一般以16V作為電源波動上限的做法，繼電器開啟時電流在66.7 x （16/12）=89mA。

當(dāng)然，以上只是我們考慮到的指標(biāo)，那其他指標(biāo)呢，我們通過閱讀三級管的Datasheet來獲取，這里我們用一款車規(guī)級三極管（2SCR513P）為例。

首先，對于89mA的電流，該器件間隔60%也有400mA，這一條件滿足。

緊接著，絕對最大值表，一一羅列了該器件各項指標(biāo)的最大上限，如果你對產(chǎn)品工況熟悉，請逐條對照看，是否有超出或接近臨界的地方，如果尚不清楚，可以通過仿真來檢查，這里需要說明一下，仿真只能摸底，有條件的情況下，最好能讓產(chǎn)品工作在極限工況時，測一下這些指標(biāo)是否超出：

因為這個電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以下表未框選的范圍關(guān)于響應(yīng)時間，可以略過。

進入第三頁，第一幅圖是不同溫度下，集電極電流與基極電壓的關(guān)系曲線，特定條件在左上方標(biāo)出。三極管工作在開關(guān)模式時，外接阻容只要在相應(yīng)的范圍內(nèi)即可。對照下圖，考察驅(qū)動和分壓電阻的電壓電流，是否合適，是否使三極管工作在飽和區(qū)或截止區(qū)。

圖2是我們最熟悉的三極管放大曲線圖，為了同一個目的，檢查我們的電阻是否使三極管能工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。

后面的圖，所涉及的三極管各參數(shù)，依次檢查是否能是三極管能個條件下工作在開關(guān)模式下，且都能將繼電器驅(qū)動電流這個指標(biāo)包含在內(nèi)。一旦發(fā)現(xiàn)有超出，可以調(diào)整外部器件相應(yīng)的取值。

后面有一幅測試三級管開關(guān)速度的建議電路，對于繼電器驅(qū)動的設(shè)計目標(biāo)，沒有太大意義，因為繼電器從物理特效和應(yīng)用需求上，都不可能在毫秒級甚至微秒級的時間間隔內(nèi)切換。

第六頁是器件的封裝信息，這對Layout 工程師非常重要，別隨便調(diào)出個庫里的封裝就往PCB上導(dǎo)入，到時候要么搭線，要么這一輪打板報廢。

歷史的車輪進行到這里，大多是封裝都是標(biāo)準的，只要核對一致，不一定需要重新畫一個。在此強烈推薦來芯片之家官網(wǎng)下載對應(yīng)的標(biāo)準封裝，為你的設(shè)計加速。

Datasheet第7頁，是Notice部分，由此進入“忠告模式”，條條與應(yīng)用場景相關(guān)，所有建議你每讀一條，都與你能了解的產(chǎn)品應(yīng)用場景、工況做一下比較。也許它與你在樣品臺上的功能實現(xiàn)無關(guān)，但與你產(chǎn)品向誰出售有關(guān)。

第六條提到了瞬態(tài)過載，如果你的產(chǎn)品會工作在類似工況，有必要根據(jù)對應(yīng)表述增加保護器件，且通過相關(guān)測試認證。

后面依次為安裝/焊接注意事項，應(yīng)用電路和外部復(fù)雜的相關(guān)申明。筆者建議，不管最后這些都由誰去實施，作為設(shè)計者，都應(yīng)該以一定的形式或內(nèi)部流程把相關(guān)信息傳遞給其他職能部門的同事。例如采購是采購什么形式的，大盤還是小盤，什么封裝規(guī)格，物流事項，雖然這是看是采購部門的責(zé)任，實際上就是選型任務(wù)的產(chǎn)出之一，畢竟一份Datasheet對采購工程師的信息是相當(dāng)少，難道讓采購去讀一遍datasheet么（能迅速定位有效性息的高級采購除外）。又如焊接注意事項，雖然這是制程部門的工作內(nèi)容，道理同與采購部門溝通一樣，你的目標(biāo)是設(shè)計產(chǎn)品，而不僅僅是玩轉(zhuǎn)功能。具體實施方式，每個公司都有自己的規(guī)定，既有要求出具工藝文件的，也有必須按照產(chǎn)能選擇器件的，因人而異。

通篇讀下來，這款三極管是符合我們目前假設(shè)的繼電器驅(qū)動要求的（有點浪費，可以再選電流規(guī)格低一些的）。當(dāng)然，具體到你的產(chǎn)品，你所選用的器件或負載，會有讀下來發(fā)現(xiàn)不符合項，通常是建議同系列選型，到官網(wǎng)篩選其查找、器件手冊和咨詢你的銷售、FAE都可以。

原文標(biāo)題：這樣解讀三極管的Datasheet，根治繼電器罷工！

文章出處：【微信公眾號：硬件攻城獅】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅