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[分享] 三极管的Datasheet这样解读,从此根治继电器罢工!

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发表于 2019-9-17 14:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

三极管

 

三极管的Datasheet 里,到底有什么明堂?

 

看似简单到不能再简单的三极管驱动继电器电路、三极管驱动LED或者LED背光电路,你是不是感觉闭着眼睛都能画出来?

 

这么小case的事情,为什么板子还是会各种问题?这类不良通常查到最后,多是通过修改元器件选型来解决,为什么?原来的器件参数不够了啦~~~~

 

带着应用目的和需求,我们今天来过一下三级管的Datasheet。

 

案例:三极管驱动继电器

 

这个继电器驱动电路,是再熟悉再简单不过了。为什么你的板子就盛开各种奇葩,继电器不吸合,三极管导通了,三极管断开了,续流二极管冒烟了。带着这个需求,我们来看一份NPN三极管的Datasheet 给了我们哪些信息。

image.png

从上图我们看出,当R1左侧的控制电平由低到高,不管R1左侧是5V电平还是3.3V电平,只有驱动电流合适,T1就能导通。那么T1三极管CE之间能承受的最大电流必须大于继电器线圈的电流。不仅如此,我们知道,元器件在工作时都会产生热,导致器件温升,在设计冗余足够的情况下,器件温升越少,对封闭的电子设备内部总的温升就越少。所以一般会放40%~60%,甚至在对成本不敏感的情况下,放更多余量。

我们先看继电器的驱动信息:

image.png

应用标称12V的规格,结合汽车电子一般以16V作为电源波动上限的做法,继电器开启时电流在66.7 x (16/12)=89mA。

 

当然,以上只是我们考虑到的指标,那其他指标呢,我们通过阅读三级管的Datasheet来获取,这里我们用一款车规级三极管(2SCR513P)为例。

image.png

首先,对于89mA的电流,该器件间隔60%也有400mA,这一条件满足。

紧接着,绝对最大值表,一一罗列了该器件各项指标的最大上限,如果你对产品工况熟悉,请逐条对照看,是否有超出或接近临界的地方,如果尚不清楚,可以通过仿真来检查,这里需要说明一下,仿真只能摸底,有条件的情况下,最好能让产品工作在极限工况时,测一下这些指标是否超出:

image.png

因为这个电路工作在开关状态,所以下表未框选的范围关于响应时间,可以略过。

image.png

进入第三页,第一幅图是不同温度下,集电极电流与基极电压的关系曲线,特定条件在左上方标出。三极管工作在开关模式时,外接阻容只要在相应的范围内即可。对照下图,考察驱动和分压电阻的电压电流,是否合适,是否使三极管工作在饱和区或截止区。

image.png

图2是我们最熟悉的三极管放大曲线图,为了同一个目的,检查我们的电阻是否使三极管能工作在饱和区和截止区。

image.png

后面的图,所涉及的三极管各参数,依次检查是否能是三极管能个条件下工作在开关模式下,且都能将继电器驱动电流这个指标包含在内。一旦发现有超出,可以调整外部器件相应的取值。

 

后面有一幅测试三级管开关速度的建议电路,对于继电器驱动的设计目标,没有太大意义,因为继电器从物理特效和应用需求上,都不可能在毫秒级甚至微秒级的时间间隔内切换。

 

第六页是器件的封装信息,这对Layout 工程师非常重要,别随便调出个库里的封装就往PCB上导入,到时候要么搭线,要么这一轮打板报废。

 

历史的车轮进行到这里,大多是封装都是标准的,只要核对一致,不一定需要重新画一个。在此强烈推荐来芯片之家官网(www.chiphome.com)下载对应的标准封装,为你的设计加速。

 

Datasheet第7页,是Notice部分,由此进入“忠告模式”,条条与应用场景相关,所有建议你每读一条,都与你能了解的产品应用场景、工况做一下比较。也许它与你在样品台上的功能实现无关,但与你产品向谁出售有关。

 

第六条提到了瞬态过载,如果你的产品会工作在类似工况,有必要根据对应表述增加保护器件,且通过相关测试认证。

 

后面依次为安装/焊接注意事项,应用电路和外部复杂的相关申明。笔者建议,不管最后这些都由谁去实施,作为设计者,都应该以一定的形式或内部流程把相关信息传递给其他职能部门的同事。例如采购是采购什么形式的,大盘还是小盘,什么封装规格,物流事项,虽然这是看是采购部门的责任,实际上就是选型任务的产出之一,毕竟一份Datasheet对采购工程师的信息是相当少,难道让采购去读一遍datasheet么(能迅速定位有效性息的高级采购除外)。又如焊接注意事项,虽然这是制程部门的工作内容,道理同与采购部门沟通一样,你的目标是设计产品,而不仅仅是玩转功能。具体实施方式,每个公司都有自己的规定,既有要求出具工艺文件的,也有必须按照产能选择器件的,因人而异。

 

通篇读下来,这款三极管是符合我们目前假设的继电器驱动要求的(有点浪费,可以再选电流规格低一些的)。当然,具体到你的产品,你所选用的器件或负载,会有读下来发现不符合项,通常是建议同系列选型,到官网筛选其查找、器件手册和咨询你的销售、FAE都可以

来源:EEWorld 模拟电子板块,转载请附上链接
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一粒金砂(高级)

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发表于 2019-9-17 17:46 | 显示全部楼层

这篇文章不错,谢谢分享!



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