推挽電路原理：“上P下N”及“上N下P”的區(qū)別

在做信號(hào)控制以及驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了加快控制速度，經(jīng)常要使用推挽電路。推挽電路可以由兩種結(jié)構(gòu)組成：分別是上P下N，以及上N下P。其原理圖如下所示，

推挽電路

在實(shí)際中，我們使用的推挽電路一般都是上N下P型。

但是我一直有個(gè)疑問(wèn)：“為什么不使用上P下N型？“

因?yàn)樵谑褂萌龢O管時(shí)，一般N管的發(fā)射極是接地，P管的發(fā)射極是接電源。以上兩種類(lèi)型，明顯上P下N型是符合習(xí)慣的。

對(duì)于這個(gè)疑問(wèn)，從來(lái)也沒(méi)有人正面地回答我。甚至很多人都不屑去回答這個(gè)問(wèn)題，但是這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是電子設(shè)計(jì)初學(xué)者幾乎都會(huì)考慮的問(wèn)題。所以今天就來(lái)捋一捋這兩種電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別。

先從上N下P型說(shuō)起，其原理圖如下：

上N下P型原理圖

由上圖可知道，其輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位是相同的。即輸入為高電平，輸出也是高電平。

但是根據(jù)N管的工作特點(diǎn)，其輸出電壓幅值會(huì)比輸入信號(hào)的幅值低0.7V。所以上N下P型的輸出幅值會(huì)受到輸入信號(hào)的限制。

輸入電平直接影響輸出電平

這也就說(shuō)明該電路對(duì)輸入信號(hào)的幅值具有一定的要求，否則可能會(huì)因?yàn)檩斎胄盘?hào)的幅值過(guò)低而導(dǎo)致后級(jí)的電平信號(hào)幅值不足。

除此之外，當(dāng)輸入信號(hào)的電平過(guò)低時(shí)，如果推挽電路的輸出電流過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致上N管發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致其損壞。如下圖所示：

N管發(fā)熱的原因

這個(gè)結(jié)論是存在一定的道理的，但實(shí)際中，當(dāng)推挽電路在做信號(hào)控制時(shí)，其中流過(guò)的電流并不會(huì)很大，所以這種情況下，上管也不容易壞。

但如果推挽電路用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，此時(shí)的管子可能會(huì)流過(guò)較大電流，此時(shí)若輸入信號(hào)幅度較低，則上管的發(fā)熱量真的會(huì)很?chē)?yán)重。當(dāng)然，下P管同樣也存在發(fā)熱的隱患。所以在設(shè)計(jì)推挽電路時(shí)，必須要注意信號(hào)、電源及負(fù)載。

對(duì)于上P下N的模型，從原理圖可以知道，該模型的輸出與輸出是反相的。即當(dāng)輸入為高時(shí)，輸出則為低。

上P下N型原理圖

該電路相對(duì)于“上N下P”來(lái)說(shuō)，該電路多了兩個(gè)電阻，從成本上，上P下N型不具有優(yōu)勢(shì)。

那這兩個(gè)電阻能不能去掉呢？

答案肯定是不能！如下圖：

去掉基極電阻會(huì)導(dǎo)致串通現(xiàn)象

從上圖可以看到，當(dāng)將兩個(gè)基極電阻去掉時(shí)，上下兩個(gè)管子容易發(fā)生串通現(xiàn)象。這會(huì)導(dǎo)致管子發(fā)熱而損壞。所以這兩個(gè)電阻是不能夠省略的。

同時(shí)，千萬(wàn)不要以為加了兩個(gè)電阻之后就萬(wàn)事大吉了，其實(shí)并不是。盡管加了電阻，我們還要嚴(yán)格保證輸入端要一直有信號(hào)且其信號(hào)的幅值不能夠?qū)е聝蓚€(gè)管子出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的情況。這也說(shuō)明，在控制上，上P下N型不具備優(yōu)勢(shì)。

另外，對(duì)于信號(hào)的壓擺率問(wèn)題，以及管子的開(kāi)通速度、死區(qū)控制問(wèn)題，在這里就沒(méi)必要再多說(shuō)了。

綜上所述，下表總結(jié)了兩種模型的特點(diǎn)供大家參考：

從以上的對(duì)比，即可知道為什么“上N下P型”推挽電路會(huì)受到人們的“偏愛(ài)”。

PS：上P下N模型只是在柵極型（即三極管模型）中才會(huì)存在如此多的缺點(diǎn)。

如果把三極管換成是mos管，那其中的很多缺點(diǎn)都會(huì)得到很好的改善，具體原因大家可以根據(jù)自己的興趣去了解。

審核編輯：劉清