Arduino、Raspberry Pi、TI MSP430 LaunchPad 和各種其他嵌入式開發(fā)平臺的普及導致基于 NPN 雙極結(jié)型晶體管的基本開關(guān)/驅(qū)動器電路的相應普及。這種配置允許微控制器輸出引腳安全、方便地控制高電流負載。下圖描述了兩種標準應用——采用 LED 和繼電器控制的高強度照明。

    該電路當然有其優(yōu)點：
    它很簡單并且使用現(xiàn)成的部件。
    它很靈活——通過選擇合適的晶體管可以適應各種電壓和負載電流。
    您可以使用光耦合器而不是 BJT 輕松遷移到電流隔離實施。
    然而，它也伴隨著風險：自滿。它簡單且廣泛使用，這可能會鼓勵我們簡單地插入我們在網(wǎng)上找到的電路并假設它會工作。
    正如生活中通常的情況一樣，一種尺寸并不適合所有情況。在最終確定 BJT 開關(guān)/驅(qū)動器設計之前，您需要考慮以下重要因素：
    BJT 基極電流 (I B )，也是 GPIO 引腳提供的電流
    BJT 有源區(qū)直流電流增益 (β)
    BJT 集電極電流 (I C )，也是負載電流    這是一個視覺表示：

    I B不應超過驅(qū)動基極的引腳的最大輸出電流規(guī)格。為了檢查這一點，假設基極-發(fā)射極結(jié)的壓降恒定為 0.7V。這將為您提供以下內(nèi)容：
    $$I_B=\frac{V_{IO}-0.7\ V}{R_B}$$
    其中V IO是芯片輸入/輸出電路的電源電壓（常用值為5 V 和3.3 V）。
    接下來，我們需要確認集電極電流 1) 足夠高以正確驅(qū)動負載，2) 不會高到導致負載發(fā)生故障。第一步是使用 BJT 有源區(qū)電流增益的最小值來計算近似的最小集電極電流。
    $$ I_{Cmin}=I_B\times\beta_{min}$$
    如果該電流小于可接受的最小負載電流，則無法確定電路能否正常工作。要解決此問題，請使用較小的基極電阻來增加基極電流或選擇具有較高 β 的晶體管。
    下一步是使用 β 的最大值計算近似的最大集電極電流。如果 I Cmax對于您的負載來說太高，您需要一個電阻器來限制集電極電流。每當您強制 I C小于 β × I B時，您就會將 BJT 移至飽和區(qū) - 額外的壓降（由電阻器產(chǎn)生）會降低集電極電壓并導致基極到集電極結(jié)變得不夠充分。針對有源區(qū)操作的反向偏置。 （實際上，用 I C = β × I B來設置集電極電流是不切實際的，因為 β 變化很大；因此，您需要確保晶體管有足夠的電流增益，然后添加電阻來限制 I C）。當處于飽和模式時，假設集電極到發(fā)射極結(jié)的電壓固定，稱為 V CEsat；檢查 BJT 的數(shù)據(jù)表，或使用常見但不精確的 0.2 V 值。然后使用歐姆定律結(jié)合 V CC和 V CEsat來計算集電極電流并確認其在負載可接受的范圍內(nèi)。