功率达林顿晶体管电路设计特征参数

在许多情况下,一种晶体管电路配置可以产生非常好的效果,那就是达林顿对。达林顿对具有许多优势。
它之所以被使用,主要是因为它提供了特别高的电流增益,并且与单个晶体管相比,这也反映到整个达林顿电路的高输入阻抗中。
基本达林顿对晶体管配置
然而,达林顿对确实有一些缺点,因此它并不适合所有高增益应用。然而,在适用的情况下,达林顿对能够提供比单个晶体管电路配置许多优势。
达林顿对有时也可以称为超级阿尔法对,但这个名称现在使用较少。电路配置是由sidney darlington于1953年在贝尔实验室发明的,当时晶体管开发正在进行大量工作。
这个想法涵盖了在单个芯片上有两个或三个晶体管的想法,其中一个晶体管的发射极连接到下一个晶体管的基极,并且达林顿配置中的所有晶体管共享同一个集电极。
达林顿对晶体管电路可以作为单独的电子元件(即两个晶体管)购买,也可以将它们作为单个电子元件获得,并将两个晶体管集成到一个芯片上。
许多达林顿阵列也可用,其中多个达林顿晶体管对包含在同一个封装中。通常,它们包含在 ic 封装中,因为它们通常用于驱动显示器等。这使得达林顿晶体管对非常易于使用,并可集成到新的电子电路设计中。
达林顿对电路配置
达林顿对电路配置非常独特。它通常由两个晶体管组成,尽管理论上它可以包含更多晶体管。输入晶体管的发射极直接连接到第二个晶体管的基极。两个集电器连接在一起。这样,来自第一个晶体管的基极电流进入第二个晶体管的基极。
这导致了非常高的电流增益水平。达林顿对的总电流增益是两个独立晶体管的乘积:
电流增益总计=hfe1 hfe2电流增益总计=氢氟酸1氢氟酸2
这意味着,如果使用两个电流增益适中为50的晶体管,则总电流增益将为50 x 50 = 2500。
这种巨大的电流增益水平在许多电路设计中非常有用,特别是在需要以高电流水平驱动低阻抗负载的情况下。
基极发射极旁路电阻
虽然达林顿对电路通常以其基本格式使用,但它通常在最终晶体管的基极和发射极连接之间使用旁路电阻器。
带基极-发射极电阻的达林顿晶体管
包括旁路电阻器以帮助关闭过程。如果没有电阻器,则没有放电路径,由基极发射极结形成的电容器中的任何电荷都没有放电路径。包括它可以使存储在该电容器中的电荷耗散,这有助于更快地关断。
包含此电阻器是很好的设计,但如果速度不是问题,则可以省略该电阻器。然而,除非成本和元件数量是电路设计中的关键驱动因素,否则明智的做法是包括该电子元件,以证明任何不寻常的关断现象。
确定电阻值并不是一门精确的科学。电阻器越小,关断速度越快,但如果电阻器太小,则第二个晶体管的驱动电流中有很大一部分通过电阻器,增益会丢失。
如果电阻值很低,并且它从第二个晶体管的基极抢走了电流,则电流增益将降低,达林顿总增益的方程将需要满足这一点。
功率达林顿晶体管的典型值可能为几百欧姆,小型电流晶体管的典型值可能为几千欧姆。
达林顿对属性
达林顿对有许多积极的特征。一些主要的达林顿对特征和参数概述如下:
高电流增益:已经看到,目前达林顿的收益非常高。经常看到超过几千的数字。
基极发射极电压:达林顿对在输入基极和输出发射极之间的电压高于单个晶体管。由于有两个基极发射极结,整个达林顿对的导通电压是单个晶体管的两倍。对于硅晶体管,这意味着要使电流在输出集电极发射极电路中流动,输入基极必须比输出发射极高出约 1.2 至 1.4 伏。对于锗达林顿对,电压约为 0.5 伏。
频率响应:达林顿对晶体管电路通常不用于高频应用。达林顿对本身相对较慢,因为输出晶体管的基极电流不能立即关闭。因此,达林顿对通常用于低频应用,包括电源或需要非常高输入阻抗的区域。
在进行任何包含达林顿对配置的电子电路设计时,值得牢记配置的所有属性,以确保整体电路设计能够获得最佳性能。
达林顿晶体管电路符号
通常达林顿晶体管对被示为两个独立的晶体管,特别是电路是由两个分立晶体管制成的。但是,达林顿晶体管可作为单个器件使用。为了表明这一点,在单个信封中显示达林顿对通常会有所帮助。在这种情况下,达林顿晶体管如右图所示。
达林顿对芯片的电路符号
虽然基于npn的达林顿显示在电路符号图中,但也可以有基于pnp的版本。同时具有 pnp 和 npn 达林顿,可以开发互补的对称电路。
达林顿对的优点和缺点
达林顿对可以提供许多优点,但在考虑将其设计到电子电路中时,这些优点必须与其缺点相平衡。
达林顿对的优势
非常高的电流增益
整个电路的输入阻抗非常高
达林顿对广泛采用单个封装,也可以由两个独立的晶体管制成
使用方便易用的电路配置
达林顿对缺点
开关速度慢
带宽有限
引入相移,使用负反馈在电路中的某些频率上会引起问题
更高的总基极-发射极电压 = 2 x v是.
高饱和电压(通常约为0.7 v),在某些应用中会导致高水平的功率耗散
达林顿晶体管对在许多应用中是一个非常有用的电路。它提供高水平的电流增益,可用于许多电源应用。尽管达林顿对有一些局限性,但它仍然用于许多领域,特别是在不需要高频响应的情况下。特别是达林顿晶体管用于包括音频输出、电源输出、显示驱动器等在内的应用。


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