达林顿晶体管配置可以由连接在一起的两个NPN或两个PNP晶体管制成,也可以作为现成的达林顿器件,如2N6045或TIP100,它集成了晶体管和一些电阻,以帮助快速关断,在单个TO- 220包用于切换应用程序。2N6045或TIP100集成了晶体管和一些电阻,有助于快速关断,在单个TO-220封装内用于开关应用。
在该达林顿配置中,晶体管TR 1是控制晶体管并且用于控制功率开关晶体管TR 2的导通。施加到晶体管TR 1的基极的输入信号控制晶体管TR 2的基极电流。达林顿配置,无论是单个晶体管还是单个封装都具有相同的三个引线:发射极(E),基极(B)和集电极(C)。
达林顿晶体管配置可以具有几百到几千的DC电流增益(即,集电极(输出)和基极(输入)电流之间的比率),这取决于所使用的晶体管。那么这将是可能控制我们的灯丝灯泡上面的例子,只有少数微安培的基极电流,(UA),其集电极电流,β 1我B1所述第一晶体管的成为第二晶体管的基极电流。然后的电流增益TR 2将β 1 β 2我B1作为两个增益作为相乘β Ť =β 1 ×β 2。换句话说,组合在一起形成单个达林顿晶体管对的一对双极晶体管将使它们的电流增益成倍增加。
因此,通过选择合适的双极晶体管并具有正确的偏置,可以将双射极跟随器达林顿配置视为具有非常高的β值的单个晶体管,并因此将高输入阻抗视为数千欧姆。对我们来说幸运的是,有人已经将几个达林顿晶体管配置放入一个16引脚IC封装中,这使我们可以轻松地输出各种器件的接口。
ULN2003A达林顿晶体管阵列
ULN2003A是一款低成本的单极达林顿晶体管阵列,具有高效率和低功耗特性,使其成为非常有用的输出接口电路,可直接从微控制器的端口驱动各种负载,包括螺线管,继电器直流电机和LED显示器或白炽灯,PIC或数字电路。
达林顿阵列系列包括ULN2002A,ULN2003A和ULN2004A,它们都是高压,大电流达林顿阵列,每个阵列在单个IC封装内包含七个开路集电极达林顿对。还提供ULN2803达林顿驱动器,它包含8个达林顿对而不是7个。
该阵列的每个隔离通道额定电流为500mA,可承受高达600mA的峰值电流,非常适合控制小型电动机或灯或高功率晶体管的栅极和基极。附加抑制二极管用于感性负载驱动,输入固定在输出对面,以简化连接和电路板布局。
ULN2003达林顿晶体管阵列
ULN2003A达林顿驱动器具有极高的输入阻抗和电流增益,可直接通过TTL或+ 5V CMOS逻辑门驱动。对于+ 15V CMOS逻辑,使用ULN2004A,对于高达100V的更高开关电压,最好使用SN75468达林顿阵列。如果需要更多的开关电流能力,则达林顿对输入和输出可以并联在一起,以获得更高的电流能力。例如,输入引脚1和2连接在一起,输出引脚16和15连接在一起以切换负载。
功率MOSFET接口电路
除了使用单晶体管或达林顿对之外,功率MOSFET还可用于切换中功率器件。与双极结型晶体管BJT不同,BJT需要基极电流来驱动晶体管进入饱和状态,MOSFET开关几乎不需要电流,因为栅极端子与主载流通道隔离。
基本MOSFET开关电路
在N沟道增强型MOSFET中,器件截止(Vgs = 0),沟道闭合,就像常开开关一样。当向栅极施加正偏压时,电流流过沟道。电流量取决于栅极偏置电压Vgs。换句话说,为了在饱和区域内操作MOSFET,栅极 - 源极电压必须足以维持所需的漏极,从而保持负载电流。
如前所述,n沟道eMOSFETS由栅极和源极之间施加的电压驱动,因此如图所示在MOSFET栅极 - 源极结上添加齐纳二极管,用于保护晶体管免受过多的正或负输入电压,如例如,由饱和运算放大器比较器输出产生的那些。齐纳二极管钳位正栅极电压,并作为常规二极管,开始导通栅极电压达到-0.7V,保持栅极端子远离其反向击穿电压限制。
MOSFET和集电极开路栅极
当我们使用具有集电极开路输出的栅极和驱动器时,从TTL连接功率MOSFET的输出会产生问题,因为逻辑门可能并不总能为我们提供所需的V GS输出。解决此问题的一种方法是使用如图所示的上拉电阻上拉电阻连接在TTL电源轨和逻辑门输出之间,逻辑门输出连接到MOSFET栅极端子。当TTL逻辑门输出处于逻辑电平“0”(低电平)时,MOSFET处于“关闭”状态,当逻辑门输出处于逻辑电平“1”(高电平)时,电阻将栅极电压拉至+ 5v轨道。利用这种上拉电阻器配置,我们可以通过将其栅极电压连接到上部电源轨来完全将MOSFET“接通”,如图所示。