為什么柵極型推挽電路不用上P下N？

在做信號控制以及驅動(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構組成：分別是上P下N，以及上N下P。其原理圖如下所示，

在平時(shí)中，我個(gè)人經(jīng)常遇到的推挽電路是第一種。當我每次問(wèn)身邊的工程師：“為什么不選擇使用第二種？第二種是上P下N型，這樣的管子在實(shí)際中用起來(lái)，理論中比上N下P型更有優(yōu)勢呀?！钡菍?shí)際中，從來(lái)也沒(méi)有人正面地回答我，為什么不適用上P下N?；蛟S很多人都會(huì )不屑去回答這個(gè)問(wèn)題，但是這個(gè)問(wèn)題確實(shí)是電子設計初學(xué)者幾乎都會(huì )考慮的問(wèn)題。今天我就捋一捋這個(gè)小問(wèn)題。

先來(lái)看看上N下P型，從該原理圖可以知道，其輸出信號與輸入信號的相位是相同的，即輸入時(shí)高。輸出就是高。但是根據N管的工作特點(diǎn)——N管的輸出電壓幅值=Vb=0.7V，所以改模型的輸出幅值會(huì )受到輸出信號的限制。所以這對輸入信號的幅值要求比較苛刻，否則可能會(huì )導致后級的高電平信號不夠高。

其輸出的效果圖如上圖所示，可能細心的人會(huì )發(fā)現，當輸入信號的高電平低于電源電壓時(shí)，這意味著(zhù)上N管的CE節將會(huì )承受較高的電壓。這也就意味著(zhù)上管將有著(zhù)發(fā)熱壞的風(fēng)險。 

這個(gè)結論是存在一定的道理的，但實(shí)際中，當推挽電路在做信號控制時(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。但是如果推挽電路用于驅動(dòng)負載時(shí)，則此時(shí)的管子會(huì )流過(guò)大電流，此時(shí)若輸入信號幅度較低，則上管的發(fā)熱量真的會(huì )很?chē)乐?。當然，當輸入信號的低電平高于參考電壓時(shí)，下P管也會(huì )存在同樣的問(wèn)題。

對于上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。即當輸入為高時(shí)，輸出則為低。

而實(shí)際的應用電路中，我們可以將其與上N下P模型進(jìn)行對比。對比之后可以發(fā)現，上P下N模型的三極管基極會(huì )串了一個(gè)電阻，但是上N下P在實(shí)際應用中可以將其省略。上P下N模型中要加這兩個(gè)電阻的原因是為了將上P管與下N管進(jìn)行信號隔離。假如不進(jìn)行信號隔離，從原理圖中可以知道，上P管的信號其實(shí)是會(huì )影響下N管的。

從以上電路中可以知道，當P管導通時(shí)，其信號會(huì )流經(jīng)N管，這時(shí)就會(huì )導致P、N管的串通問(wèn)題。所以該電阻不能省?？赡芎芏嗳擞X(jué)得，加兩個(gè)電阻沒(méi)什么，但是如果放在實(shí)際生產(chǎn)中，假如一個(gè)電阻的價(jià)格為0.1分，則生產(chǎn)一千萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品則意味著(zhù)“因為這兩個(gè)電阻，成本將直接地上升一萬(wàn)元?！?/span>

另外，我們往往以為加了一個(gè)電阻之后就萬(wàn)事大吉了，其實(shí)并不是。盡管加了電阻，我們還要嚴格保證輸入端要一直有信號且其信號的幅值足夠高，否則一樣會(huì )導致串通問(wèn)題。

但是，即使能夠保證控制信號的幅值足夠高，但是當信號在進(jìn)行“高——低”轉換的時(shí)候，其中必會(huì )經(jīng)過(guò)一個(gè)信號的轉換區間，這說(shuō)明，在信號進(jìn)行跳變時(shí)，依舊會(huì )存在串通的問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，就要求控制信號的壓擺率遠遠大于三極管的導通時(shí)間（即在保證三極管還沒(méi)做出開(kāi)關(guān)反應時(shí)，控制信號就已經(jīng)完成了信號轉換，以避免串通現象）。

大家可以去查查通用三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間，查完之后你或許就會(huì )發(fā)現，上P下N型推挽電路的要求未免也太苛刻了吧。

綜上所述，我們在實(shí)際的應用中往往會(huì )選擇上N下P型。下表總結了兩種模型的特點(diǎn)供大家參考：

當然，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)，在場(chǎng)效應管（mos管）中還是很受歡迎的。具體原因大家可以根據自己的興趣去了解。