低邊和高邊晶體管電路的工作原理

Word低邊和高邊晶體管電路的工作原理為什么存在這兩種方式，它們的（工作原理），以及何時(shí)使用它們？

電路中，（晶體管）常常被用來當(dāng)做開關(guān)使用。晶體管用作開關(guān)時(shí)有兩種不同的接線方式：高邊（highside）和低邊(lowside)。高邊和低邊是由晶體管在電路中的位置決定的。晶體管可以是雙極性晶體管（BJT）或者場效應(yīng)管（（MOSFET））。

1.低邊晶體管電路

低邊開關(guān)，晶體管接地，也就是說晶體管在負(fù)載和地之間。由于晶體管正在開關(guān)接地線路或位于負(fù)載的低電壓端，因此稱為低邊開關(guān)。

通常使用NPN型三極管或者N溝道場效應(yīng)管。

對于NPN三極管來說，發(fā)射極接地，集電極連接到負(fù)載。作為開關(guān)，三極管工作在飽和狀態(tài)。飽和意味著有足夠的基極（電流）來完全開啟三極管。

對于N溝道場管來說，源極接地，漏極連接到負(fù)載的負(fù)側(cè)。雖然您可以在該電路中使用結(jié)型場效應(yīng)管（JFET），但增強(qiáng)型場管效果更好。注意：場管有一個(gè)下拉電阻。

2.高邊晶體管電路

與低邊開關(guān)相對的是高邊開關(guān)。晶體管連接在（電源）正極和負(fù)載高電壓端之間。在（Arduino）或Raspberry（Pi）電路中使用這些晶體管可能會有些困難。

通常使用PNP型三極管或者P溝道場效應(yīng)管。

對于PNP型三極管來說，發(fā)射極連接到電壓正極，而集電極連接到負(fù)載。對比上面的低邊三極管（開關(guān)電路），PNP的發(fā)射極和集電極正好是與之顛倒的。就像NPN三極管一樣，PNP三極管需要在飽和區(qū)工作才能完全導(dǎo)通晶體管。

對于P溝道場管來說，源極連接到電壓正極，漏極連接負(fù)載。與低邊開關(guān)一樣，您可能希望使用增強(qiáng)型場效應(yīng)管。注意：場管有一個(gè)上拉電阻。

當(dāng)被控（信號）（負(fù)載電路）的電壓電壓和控制信號電壓相同時(shí)，如果使用P型晶體管，上面的電路可以正常工作。值得注意的是P管是個(gè)反管，也就是說，輸入高電平時(shí)，電路不導(dǎo)通，輸入低電平時(shí)導(dǎo)通。

當(dāng)被控信號的電壓高于控制信號電壓時(shí)，你需要使用晶體管驅(qū)動(dòng)。下面，讓我們看看用晶體管驅(qū)動(dòng)另一個(gè)晶體管。

3.晶體管驅(qū)動(dòng)另一個(gè)晶體管

晶體管（驅(qū)動(dòng)電路）是指用來驅(qū)動(dòng)另一個(gè)晶體管的電路。晶體管驅(qū)動(dòng)電路被用在當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號電壓（或電流）和被控晶體管電壓不同的情況。下面是需要晶體管驅(qū)動(dòng)的兩種情況。

大電流場管具有相當(dāng)大的柵源極（閾值電壓）（Vgs）。雖然來自ArduinoGPIO引腳的5伏電壓可能足以打開晶體管，但不足以使其進(jìn)入飽和狀態(tài)。在場管飽和之前，其導(dǎo)通電阻可能相對較高，從而限制了它可以處理的最大電流。

當(dāng)被控電壓高于控制信號電壓時(shí)，用NPN三極管驅(qū)動(dòng)PNP三極管或P溝道場管是很常見的。如果沒有驅(qū)動(dòng)電路，晶體管可能永遠(yuǎn)不會關(guān)斷。

4.高邊晶體管為什么會存在

對于開關(guān)來說，使用低邊開關(guān)簡單易用，易于理解。而且，對于雙極型（BJT）晶體管和場管來說，P管通常比N管具有更大的電阻值（或更低的電流輸出能力）。既然如此，它們?yōu)槭裁创嬖谀兀?/p>

低邊開關(guān)電路切換的是對地的導(dǎo)通，高邊開關(guān)電路切換的是對電源的導(dǎo)通。有時(shí)候，你想保持接地并且控制對電源的導(dǎo)通與否。還有一個(gè)原因就是，即使晶體管完全導(dǎo)通，其兩端仍然存在一個(gè)很小的壓降。這意味著，被控制器件的接地不是完全接地的0伏電壓。對于像LED這樣的器件，切換電源或是地并不重要。但是，對于像（MCU）這樣的的有源設(shè)備需要良好的接地！這種情形需要用到高邊管。還有一種情況就是開關(guān)電源中，需要控制對待轉(zhuǎn)換電源的通斷，也需要高邊管。還有一些其他的情況，我們不一一贅述。

總體來說，如果你要打開或關(guān)閉器件，低邊開關(guān)是一個(gè)簡單的解決方案。但是，如果你要控制的是整個(gè)電路或電壓敏感設(shè)備的供電，則需要使用高邊開關(guān)。

順便說一下，有一種現(xiàn)成的（芯片）稱為“負(fù)載開關(guān)（Lo（ad）Switch