三极管控制MOS管整体功耗偏大的原因
今天在群里看到道友发来一张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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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 ≈
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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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