去年初，我们公司为国内一家上市公司客户代加工电路板，电路方案都是这家公司的工程师设计好的，虽然是代工，按照惯例，拿到资料后我习惯性的还是要看下，本人喜欢研究欣赏其他人的电路设计方案，这也是个学习的机会，可以取长补短。这个客户设计的电路方案，其中有个负载模块是4V供电，这个模块的电流需求正常在0.5A左右，但有时电流峰值需求可能达到1.5A。这个方案用的单片机系统是5V供电的，这个负载模块对电源的纹波要求比较高，客户用了一个射极跟随器做稳压器，将系统的5V降低为4V给这个负载模块供电，这部分电路如下图： 乍一看以上电路没什么问题，三极管基极被稳压管ZD1钳位为4.7V,三极管发射极跟随基极电压为4.7-0.7=4V.仔细一看，又觉得哪有问题，经过计算发现，Q1的基极电流最大只有（5-4.7）/82=3.6mA.查看了三极管PXT8050的datasheet,虽然PXT8050的最大集电极电流能达到1.5A.但根据放大倍数Hfe和Ic关系的曲线图，当Ic电流为1.5A时，三极管的放大倍数约为50左右（如下图），Ic在1A以上时，放大倍数是随着温度升高而减小的。而且实际三极管工作温度肯定会超过理想的25℃。 我们来算下，当负载模块电流需要电源提供1.5A的电流时，即使不考虑三极管的实际温升，此时需要的三极管基极电流为1.5/50=30mA.计算结果已经远远大于电路实际能提供的电流，根据最开始的计算，电路实际能提供的基极电流为3.6mA,而且这还是没有考虑稳压管消耗的电流的情况下。考虑到温升，实际情况会更糟，也就是当后级模块需要1.5A电流时，电源根本提供不了这么大的电流，我将这个问题反馈给客户方的工程师，建议将R1改为10欧，同时将Q1更换为电流和放大倍数更大的三极管D882S.选用放大倍数区间为200-400倍的管子。当D882S的Ic电流为3A时，放大倍数还能达到200左右。如下图： 选GR档  3A时对应的放大倍数200 但接下来对方工程师的回答让我很诧异，对方工程师说，R1不能减小，减小电阻后基极电流就超过1mA了,基极电流不能超过1mA。我懵圈了，我回答说为什么不能超过1mA？对方回答，他们一直是这么规定的？而且目前的电路经过样机测试没有问题，不需要更改。我没有继续跟他争辩了，只是说你们内部需不需要再评估下？几台样机测试正常并不能代表真实的客户使用环境下机器不会出问题。和客户反馈后这个问题后，我特意查了下三极管的手册，发现一般的小电流三极管确实没有标明最大基极电流这个参数，而只有一些大功率的三极管才会标明最大基极电流,如下图： 那电路设计中我们怎么来设定最大基极电流这个参数呢？一般来说是将三极管最大集电极电流除以最小放大倍数得到最大的基极电流，或者一般工程应用上最大基极电流通常取最大集电极电流的十分之一，不超过这个值，也是比较安全且留有余量的。这事就此作罢，后续没有消息，年中这个产品上市后，几个月后就陆续有市场退货，市场反馈机器有重启复位掉线等现象，我司配合客户处理问题，经检测故障机器，分析故障是由上述负载模块供电不足导致。最终这个客户的这批产品全部召回返工，因后续返工的电路板，客户没有再找我司代工，从侧面打听，整改方案是减小R1阻值，三极管换成电流和放大倍数更大的管子，具体型号未知。我们再回头谈谈这个方案，这个电路方案适用于后级负载对电压精度要求不高的场合，或者后级负载是小电流的场合，因为三极管的Vbe会随着集电极电流变换而变化的，也就是三极管的Vbe并不是稳定的0.7V（如下图）.好在这里的负载模块供电电压需求为3.8-4.2V之间，所以问题不大。 随着Ic增大，Vbe也在增大 最后重申，上市公司的大佬们不要喷我，上面提到的那位工程师也许仅仅是某些知识点稍薄弱，也许其它方面的专业知识很厉害，毕竟我交流过的上市公司的工程师，绝大部分还是很牛的，写这篇文章目的最重要是分享交流经验，让我们大家共同进步，争取早日迈进上市公司的大门，又或者是世界500强的大门。结束，喜欢文章的朋友请点击关注我的头条号@喝枸杞论电子，也欢迎大家评论点赞收藏转发！ |
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