基本开关电路

 一、基本开关电路：基本开关电路是一种具有广泛应用的重要电路，主要包括数字开关电路、模拟开关电路和机械开关电路三种。

（1）数字开关电路：主要由晶体管或MOS管组成，这种开关电路广泛应用于开关电源、电机驱动、LED驱动和继电器驱动等应用场合，是一种最为常用的开关电路。

（2）模拟开关电路：由于模拟信号的抗干扰能力不如数字信号，诸如晶体管的基极电流会对模拟信号产生较大的干扰作用，因此常常使用MOS管而不是晶体管。这种模拟开关电路广泛应用于高频天线开关、传感器模拟开关、音视频模拟开关等模拟信号的开关应用场合，这也是非常常用的一种开关电路。

（3）机械开关电路：诸如单刀双刀开关、继电器开关等都属于机械开关的范畴。机械开关的显著缺点是开关频率很低，开关器件体积较大，而且寿命较短；机械开关的优势是开关损耗很小，隔离度非常棒，而且可以实现掉电保持功能。由于机械开关电路的原理非常简单，这里不再详细介绍。

二、晶体管数字开关电路：

2.1、基本组成：是一种计数地接通-断开晶体管的集电极-发射极间的电流作为开关使用的电路，此时的晶体管工作在截止区和饱和区。晶体管数字开关电路主要包括发射极接地型开关电路和射极跟随器型开关电路两种，其中发射极接地型开关电路去掉集电极电阻则可以改成开集输出(OC)电路；同理射极跟随器型开关电路复制两个可以改成推挽输出电路。

当需要输出大的负载电流时，由于集电极电流(负载电流)是放大基极电流而来的，所以必须能够从输入端提供大于1/Hfe的基极电流，这对于输出端的大负载电流情况下的基极驱动电路就无能为力。因此可以采用达林顿管来解决这个问题，达林顿管是一种复合管，它的直流放大倍数Hfe非常大。如下图所示，当采用达林顿管连接时，前管的发射极电流全部变成后管的基极电流，所以总的直流放大倍数Hfe是各个晶体管的直流放大倍数Hfe之积(Hfe1 * Hfe2)。这样只需要较小的基极电流，便能得到较大的负载电流，以用于驱动大功率负载设备。但是需要注意的是，达林顿管的开启电压一般为1.2~1.4V，为两个Vbe。

2.2、晶体管开关电路的性能参数：

(1)、开关频率：采用射极跟随器型开关电路，可以明显提高开关频率，实现高速开关。

(2)、隔离度：表示开关截止时有多少输入信号泄露到输出的特性。当输入信号频率较低时，泄露会很少；但当输入信号频率提高，输入信号会通过晶体管的集电极-发射极间的极间电容向输出泄露，这是隔离度参数变得异常重要。

(3)、导通电阻：表示开关导通时晶体管的集电极-发射极间的等效电阻特性。导通电阻过大，则信号与功率损耗也非常大，因此导通电阻越小越好。

2.3、晶体管开关电路的应用：

(1)、逻辑电平转换电路。

(2)、继电器驱动电路。

(3)、LED显示器驱动电路。

(4)、光耦传输电路。

三、MOS管数字开关电路：

3.1、基本组成：是一种计数地接通-断开MOS管的漏极-源极间的电流作为开关使用的电路，此时的MOS管工作在截止区和恒流区。MOS管数字开关电路主要包括源极接地型开关电路和源极跟随器型开关电路两种，其中源极接地型开关电路去掉漏极电阻则可以改成开漏输出(OD)电路；同理源极跟随器型开关电路复制两个可以改成推挽输出电路。

3.2、MOS管开关电路的性能参数：

(1)、开关频率：MOS管不存在电荷存储效应，因此其开关速度相比于晶体管的开关速度快很多，MOS管由于能够实现高速开关，因此被大量应用于工作频率高的开关电源电路中。当然采用源极跟随器型开关电路，高频特性会更加改善。

(2)、隔离度：表示开关截止时有多少输入信号泄露到输出的特性。当输入信号频率较低时，泄露会很少；但当输入信号频率提高，输入信号会通过MOS管的漏极-源极间的极间电容向输出泄露，这是隔离度参数变得异常重要。

(3)、导通电阻：MOS管的导通电阻会比晶体管的导通电阻小很多，因此非常适合大功率重负载驱动的开关应用场合。

3.3、MOS管开关电路的应用：

(1)、电机驱动电路。

(2)、开关电源电路。

四、模拟开关电路：模拟开关电路主要处理模拟量信号，由于模拟信号的抗干扰能力较弱且易失真，因此必须考虑开关器件对原始输入信号的干扰程度。由于晶体管的基极电流会对模拟信号产生较大的干扰作用并使其失真，因此常常使用MOS管作为模拟开关电路的开关器件。

(1)、模拟开关电路的性能参数：开关频率、隔离度和导通电阻等等。

(2)、模拟开关电路的应用：高频天线开关、传感器模拟开关、音视频模拟开关等等。