PNP三极管做开关电路,控制端为低时负载工作,控制端为高时负载不工作。

你好,我想用PNP三极管实现反向的控制逻辑来构成开关电路,控制端来自处理模块的GPIO1和GPIO2端口,驱动对象为工作电压为12V的指示灯和扬声器。当GPIO输出高电平时指示灯灭,扬声器不响;当GPIO输出低电平时,指示灯亮,扬声器响。
我参考了您之前回答别人提问时提供的解决方案,下图是他的提问用图,GPRS控制发光二极管,逻辑和我一样,您帮他算了一下R4和R5的电阻取值后,他的问题解决了。
http://zhidao.baidu.com/link?url=61sEKO2F_s8YcCyzhOnhO8DoISgShNm0IFqRdlwBM_uyF4_wHKwjR4eLraW6QultXUDTwxJwSxZsHRQaM1Zhn_

这是您当时的回答:“原来这样啊。用5.0V的高电平来驱动时,假设Ube上导通的压降为0.7V,就是Ub的电压4.3V,那么上拉电阻的电流就是0.7mA(如果上拉电阻用的是1K),只要保证在输出2.775V电压时,通过R4和R5的分压后Ub的电压大于4.3V就行了,等效于用1K上拉电阻是他的电流小于0.7A,(5-2.775)/(R4+R5)<0.7mA。计算一下,要求R5.>2.2K ,显然R5不能太大,因为GPRS输出低电平的后要求导通,假如GPRS输出低电平时为0.3V左右,那么要求Ub的电压要低于4.3V,计算一下R5<5.7K ,去R5=3.3K的话,基极的电流大概是500uA,如果放大倍数是50的话,LED的店里可以达到25mA,因该没问题。另外一个问题就是你的输出端接了一个1K的R10这个是什么意思?这样电路的最大电流也不过5mA,适当减小这个R10,大概取到160Ω以下最好。”

由于我要用12V来驱动指示灯和扬声器,所以我按照您的思路重新计算了R4和R5,R4仍为1K,R5取值范围约9到16K,我取了个中间值12K。然后我在面包板上做了模拟实验,负载使用了LED串限流电阻,证明电路可行。于是在实际电路上进行电装,发现扬声器在关断状态下仍然有3.5V到4.3V的压降,这两个压降周期性的交替出现,导致扬声器在关断状态下仍然发出轻轻的嗡嗡噪音。

想请您帮我分析一下可能是哪里出了问题,用场效应管代替三极管能否解决这个问题?或者您有没有其他的方案,只能用分列的元器件构成,不能用集成电路芯片,电路也请尽量简约。
我的财富值不多,全部拿出了。我的QQ48065912,如果愿意可以加我详谈,另有酬谢!

5v和12压差太大,仅仅使用芯片驱动,若不实现电平隔离不光很难成功,而且在停止工作的时候12v高压可能会加到耐压只有5.5v的GPIO管脚上,烧毁你的单片机,你可以去测量一下你关断扬声器是GPIO管脚上的电压和N管基极电压,看看它是否截止。难点就是无法用5V关断12V,因为这个5V是单片机驱动的,由于驱动能力有限(常见TTL和CMOS驱动),在12V电压加在上面时,他驱动高时电流都可能倒灌,管脚工作状态都会不正常。实现方法就是要用12V控制12V,要想用3.3V安全的控制12V,最常见的电平转换就是OC或者OD门,这里需要使用两片NPN的三极管就能解决问题。

像上图那样,当GPIO为高时,Q1导通,A点电压为0V,Q2截止,LED灯和扬声器就不会响了,当GPIO为0时,Q1截止,12V通过R1给Q2正偏,使得Q2导通,LED和Speaker就work了,调节R1和R3的大小来控制LED的亮度和Speaker的响亮程度。

来自:求助得到的回答
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第1个回答  推荐于2017-05-17
很清楚,你的PNP三极管没有完全关断,所在扬声器上仍有3.5~4.3V的电压。若要完全关断,你的GPRS端输入电压最好要在12V~13V,若输入<12V,三极管可能会工作在放大区,就会出现你说的情况,输入高电平时,高电平电压是多少你量了吗?另外,若扬声器(蜂鸣器?)是12V的,R4可以完全不要。追问

谢谢你的关注,我的控制端电压只有5V,实测也是这么多,这个改不了,所以这个图中用R4和R5实现分压,确保控制端输出5V时,R5上压降小于0.7V,以关断三极管。
我的目的就是要用5V来控制12V,反向逻辑。
另外,这个图是别人拿出来提问的,正好和我要解决的问题相似,所以我引用了

追答

如果输入高电平是5V,那么这个电路是没办法正常工作的。使用复合电路就能解决,如下图供参考。

追问

不好意思,这个电路太复杂了,没法办实用。
之前的电路我在面包板上试过了,可以正常工作的,难道是我的三极管坏掉了?场效应管能否替代?会不会效果更好一些?

追答

PNP发射极是12V,当你输入是5V时,可以等效成输入是0V,PNP发射极是7V的情况,你认为三极管会截止吗?除非你的输入是NPN型的,我认为可能不是。我的意思是它的工作状态会变化,因为它受温度的影响可能会工作在放大区,你说的嗡嗡声我想就是50Hz的工频干扰被放大后产生的,当它工作在临界区时可能会“正常”工作,但并不稳定。P型场效应管就不用想了,因为它会一直处于导通状态,一般场效应管的门槛电压都在4V左右,你这个最小是7V,所以你输入0V和5V对场效应管来说是基本没区别的。

你可以试试下面的电路,加入一个稳压管或是串联二极管,下面串二极管的图电阻取值不变,R4=1K,R3=12K。另外,如果你的输入(GPRS端)是NPN型的,这个电路还是有可能正常工作的,如果是推挽的肯定不行,你能确定GPRS端输出是哪种型式吗?

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