什么是集電極開路電路 集電極開路是什么門電路

什么是集電極開路電路

集電極開路就像是一個(gè)開關(guān)，其一端連接電源或接地。集電極開路電路常用在集成電路的輸出，其輸出可以根據(jù)使用的晶體管類型（NPN型或PNP型）為外圍提供灌電流和拉電流能力。

由于NPN和PNP三極管的特性，我們只需控制三極管基極就可以令集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，用NPN三極管可以做成具有灌電流能力的集電極開路電路，PNP三極管可以做成具有拉電流能力的集電極開路電路。圖中為兩種輸出類型的電路結(jié)構(gòu)。

對(duì)于使用NPN三極管組成的具有灌電流能力的集電極開路電路，利用三極管的特性，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，三極管的集電極會(huì)呈現(xiàn)出連接到地的狀態(tài)，此時(shí)外部的電流可以流經(jīng)三極管到地。

當(dāng)三極管關(guān)斷時(shí)，三極管的集電極呈現(xiàn)高阻態(tài)，此時(shí)電流不能流經(jīng)此處，在集電極上電壓等于外部電壓。

當(dāng)三極管基極IBE=2mA時(shí)，若三極管的放大倍數(shù)為50倍時(shí)，流經(jīng)集電極的最大電流為ICE=50 X IBE=200mA。意味著外部向集電極電路中灌入的電流能達(dá)到100mA。

集電極開路是什么門電路

集電極開路（OC門）是一種特殊的門電路，也被稱為集電極開路（漏極開路）與非門門電路（Open Collector/Open Drain）。

OC門電路的特點(diǎn)是輸出端的集電極或漏極是開路的，即與電源或地之間不直接相連，而是需要通過外接上拉電阻或電源才能形成完整的輸出電路。這種結(jié)構(gòu)使得OC門電路具有線與特性，即多個(gè)OC門的輸出端可以直接相連，實(shí)現(xiàn)邏輯與運(yùn)算。

在電路中，OC門通常用于需要多個(gè)輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯與運(yùn)算的場(chǎng)合，如驅(qū)動(dòng)器、緩沖器、電平轉(zhuǎn)換器等。由于其特殊的輸出結(jié)構(gòu)，OC門在電路設(shè)計(jì)中具有一定的靈活性和便利性。

OC門電路的輸出電平取決于外接的上拉電阻或電源電壓，因此在使用時(shí)需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的上拉電阻或電源電壓，以確保電路的正常工作。

集電極開路開關(guān)電路

上圖顯示了集電極開路開關(guān)電路的典型布置，該電路可用于驅(qū)動(dòng)機(jī)電型設(shè)備以及許多其他開關(guān)應(yīng)用。NPN晶體管基極驅(qū)動(dòng)電路可以是任何合適的模擬或數(shù)字電路。晶體管的集電極連接到要切換的負(fù)載，晶體管的發(fā)射極端子直接接地。

對(duì)于NPN型集電極開路輸出，當(dāng)控制信號(hào)施加到晶體管的基極時(shí)，它會(huì)導(dǎo)通，并且連接到集電極端子的輸出通過現(xiàn)在導(dǎo)通的晶體管結(jié)點(diǎn)被下拉到地電位連接的負(fù)載并將其打開。因此，晶體管開關(guān)并傳遞負(fù)載電流IL，其使用歐姆定律確定為：

負(fù)載電流，lload=負(fù)載電壓/負(fù)載電阻

當(dāng)晶體管正基極驅(qū)動(dòng)被移除（關(guān)閉）時(shí)，NPN晶體管停止導(dǎo)通，負(fù)載（可能是繼電器線圈、螺線管、小型直流電機(jī)、燈等）斷電并關(guān)閉。然后輸出晶體管可用于控制外部連接的負(fù)載，因?yàn)镹PN晶體管集電極開路的電流吸收開關(guān)動(dòng)作可作為開路（OFF）或短路（ON）。這里的優(yōu)點(diǎn)是集電極負(fù)載不需要連接到與晶體管驅(qū)動(dòng)電路相同的電壓電位，因?yàn)樗梢允褂幂^低或較高的電壓電位，例如12伏或30伏直流電。

同樣簡(jiǎn)單的數(shù)字或模擬電路也可用于通過簡(jiǎn)單地改變輸出晶體管來切換許多不同的負(fù)載。例如，10mA時(shí)為6 VDC （2N3904晶體管），或3安培時(shí)為40 VDC （2N3506晶體管），甚至使用集電極開路達(dá)林頓晶體管。

集電極開路門特點(diǎn)？為什么？有什么應(yīng)用？

集電極開路門（Open-Emitter Gate）是一種特殊類型的功率晶體管門極結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)包括：

1. 高電壓耐受能力：集電極開路門設(shè)計(jì)能夠承受高電壓，使其在高電壓應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

2. 低開啟電流：通常具有較低的門電流，這意味著在啟動(dòng)時(shí)需要較低的電流，有助于減小控制電路的功耗。

3. 高開關(guān)速度：集電極開路門具有快速的開啟和關(guān)閉速度，使其適用于高頻率的開關(guān)電路應(yīng)用。

4. 低飽和壓降：在導(dǎo)通狀態(tài)下，集電極開路門通常具有較低的飽和壓降，有助于減小功率損耗并提高效率。

由于這些特點(diǎn)，集電極開路門在許多高壓、高頻率的功率電子應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，包括但不限于：

1. 變頻器：用于調(diào)節(jié)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，在工業(yè)驅(qū)動(dòng)和電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

2. 電力轉(zhuǎn)換器：如開關(guān)電源、逆變器等，用于將電能轉(zhuǎn)換為不同電壓、頻率或波形的形式。

3. 磁控管：用于控制高壓和高電流的電力系統(tǒng)，如直流輸電系統(tǒng)中的諧振電壓源等。

4. 射頻功率放大器：用于無線通信系統(tǒng)中的射頻信號(hào)放大，如移動(dòng)通信基站、雷達(dá)系統(tǒng)等。

總的來說，集電極開路門在需要處理高電壓、高頻率和高功率的場(chǎng)合下表現(xiàn)出色，提供了一種高效、快速的功率開關(guān)解決方案。

審核編輯：黃飛