今天詳細(xì)分析一下推挽電路。
推挽電路（push-pull）就是兩個(gè)不同極性晶體管間連接的輸出電路。推挽電路采用兩個(gè)參數(shù)相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于電路中，各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù)，電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負(fù)載灌電流，也可以從負(fù)載抽取電流。
一、組成結(jié)構(gòu)
如果輸出級(jí)的有兩個(gè)三極管，始終處于一個(gè)導(dǎo)通、一個(gè)截止的狀態(tài)，也就是兩個(gè)三極管推挽相連，這樣的電路結(jié)構(gòu)稱為推拉式電路或圖騰柱（Totem-pole）輸出電路。
當(dāng)輸出低電平時(shí)，也就是下級(jí)負(fù)載門輸入低電平時(shí)，輸出端的電流將是下級(jí)門灌入T4；當(dāng)輸出高電平時(shí)，也就是下級(jí)負(fù)載門輸入高電平時(shí)，輸出端的電流將是下級(jí)門從本級(jí)電源經(jīng) T3、D1 拉出。這樣一來(lái)，輸出高低電平時(shí)，T3 一路和 T4 一路將交替工作，從而減低了功耗，提高了每個(gè)管的承受能力。又由于不論走哪一路，管子導(dǎo)通電阻都很小，使 RC 常數(shù)很小，轉(zhuǎn)變速度很快。
因此，推拉式輸出級(jí)既提高電路的負(fù)載能力，又提高開關(guān)速度?！⊥仆旖Y(jié)構(gòu)一般是指兩個(gè)三極管分別受兩互補(bǔ)信號(hào)的控制，總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)截止。要實(shí)現(xiàn)線與需要用 OC（open collector）門電路。
二、主要特點(diǎn)
推挽電路適用于低電壓高電流的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于功放電路和開關(guān)電源中。
推挽輸出的最大特點(diǎn)是可以真正能真正的輸出高電平和低電平，在兩種電平下都具有驅(qū)動(dòng)能力。
補(bǔ)充說(shuō)明：所謂的驅(qū)動(dòng)能力，就是指輸出電流的能力。對(duì)于驅(qū)動(dòng)大負(fù)載（即負(fù)載內(nèi)阻越小，負(fù)載越大）時(shí)，例如IO輸出為5V，驅(qū)動(dòng)的負(fù)載內(nèi)阻為10ohm，于是根據(jù)歐姆定律可以正常情況下負(fù)載上的電流為0.5A（推算出功率為2.5W）。顯然一般的IO不可能有這么大的驅(qū)動(dòng)能力，也就是沒(méi)有辦法輸出這么大的電流。
于是造成的結(jié)果就是輸出電壓會(huì)被拉下來(lái)，達(dá)不到標(biāo)稱的5V。當(dāng)然如果只是數(shù)字信號(hào)的傳遞，下一級(jí)的輸入阻抗理論上最好是高阻，也就是只需要傳電壓，基本沒(méi)有電流，也就沒(méi)有功率，于是就不需要很大的驅(qū)動(dòng)能力。
優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開關(guān)變壓器磁芯利用率高，推挽電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小。
缺點(diǎn)是變壓器帶有中心抽頭，而且開關(guān)管的承受電壓較高；由于變壓器原邊漏感的存在，功率開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，漏源極會(huì)產(chǎn)生較大的電壓尖峰，另外輸入電流的紋波較大，因而輸入濾波器的體積較大。
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；
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“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。以上兩種類型，明顯上P下N型是符合習(xí)慣的。
對(duì)于這個(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：
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)很嚴(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)。
綜上所述，下表總結(jié)了兩種模型的特點(diǎn)供大家參考：
總結(jié)
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)”。
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。