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【群友的问题】三极管控制MOS管整体功耗大

今天在群里看到友发来一张NPN三极管控制PMOS的电路图,提问是为什么整体功耗偏大?那么您有没有发现为什么整体功耗偏大呢?电路图如下。

先阐述一下电路工作原理:EN控制三极管导通或者关断,当EN输出高电平时,三极管导通,PMOS管的栅极拉低到地,从而PMOS的Vgs达到开启条件,PMOS导通,VBUS向VCC供电;当EN输出低电平时,三极管截止,PMOS关断,从而VCC断电。

确实,上图的电路也能“正常工作”,那么功耗为什么这么大您是不是已经发现了呢?

答案是:三极管的基极电阻R3选的10Ω,实在是太小了!!!

假设EN输出高电平为3.3V,按Vbe=0.7V算(实际上Vbe比这个要大);那么Ib=(3.3V- 0.7V)/10Ω ≈ 0.26A!!(单片机的IO输出能力一般在20mA内,这个R3实在是太小了,单片机竟然没坏??!)那么这个R3上的功率PR3≈0.26*0.26*10=0.676W

0603电阻封装功率一般按0.1W算,其实这个R3电阻已经超额了!!

所以这就是电路功耗大的原因!!三极管的Ib占了主要的功耗来源。甚至可能会损毁单片机!

那么这个电路怎么改善呢?群友给了两个改善方法:

群友A:10Ω太小了(上面已分析),增大R3阻值为100k。然后提问的群友又回复了,R3换为100K后三极管不能导通了(究其原因是因为R3和R4一分压,3.3V的控制信号被分压到了0.3V,所以三极管不能导通了),所以解决方案应该是增加R3阻值,增加到10K~100K,同时增大R4阻值(例如让R4比R3大十倍,让R3和R4分压后可以使三极管饱和导通);这样三极管就能正常导通了,而且功耗也不会很大啦。

群友B:直接把Q2从三极管更换为NMOS管,因为三极管是流控器件,MOS管是压控器件,换成MOS管可以平替三极管,解决三极管Ib的电流

那么大概修改后的电路就大致更改为

那么您更倾向于哪种改法呢?哈哈,要是我的话,那肯定是哪个便宜用那个啦,我选第一种改法,毕竟NMOS要比三极管要贵一些,要勤俭持家帮老板省钱是不是,哈哈。

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