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单片机端口驱动 51单片机端口怎样驱动继电器?

小编 2024-10-06 设计与开发 23 0

51单片机端口怎样驱动继电器?

经典的51单片机虽然其端口有上拉电阻,但高电平时驱动能力很差,而且单片机复位时端口输出的是高电平,因而常规的做法是用低电平作驱动,采用PNP与NPN三极管结合控制,注意防止单片机在上电过程中继电器有吸合动作现象。

也可以采用专门的驱动芯片,这类芯片不仅可以直接用单片机端口驱动,而且ULN2003可以采用12V供电,有7个驱动门电路可以分别驱动7个微型继电器或其他负载,且其内部集成有续流保护二极管,可以防止继电器这样的感性负载在关闭时因电流快速变化而出现的高电压及其对电路的击穿。

单片机IO口驱动,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?

文章转载自公众号:硬件笔记本

这里其实有两个问题:

1.单片机为什么不直接驱动负载?

2.单片机为什么一般选用三极管而不是MOS管?

图1

答:

1.单片机的IO口,有一定的带负载能力。但电流很小,驱动能力有限,一般在10-20mA以内。所以一般不采用单片机直接驱动负载这种方式。

2.至于单片机为什么一般选用三极管而不是MOS管?需要了解三极管和MOS管的区别,如下:

①三极管是电流控制型,三极管基极驱动电压只要高于Ube(一般是0.7V)就能导通。

②MOS管是电压控制型,驱动电压必须高于阈值电压Vgs(TH)才能正常导通,不同MOS管的阈值电压是不一样的,一般为3-5V左右,饱和驱动电压可在6-8V。

我们再来看实际应用:

处理器一般讲究低功耗,供电电压也越来越低,一般单片机供电为3.3V,所以它的I/O最高电压也就是3.3V。

①直接驱动三极管

3.3V电压肯定是大于Ube的,所以直接在基极串联一个合适的电阻,让三极管工作在饱和区就可以了。Ib=(VO-0.7V)/R2。

图2 驱动三极管示意图

②驱动MOS管

通过前面也了解到,MOS管的饱和电压>3.3V,如果用3.3V来驱动的话,很可能MOS管根本就打不开,或者处于半导通状态。

在半导通状态下,管子的内阻很大,驱动小电流负载可以这么用。但是大电流负载就不行了,内阻大,管子的功耗大,MOS管很容易就烧坏了。

所以,一般选择I/O口直接控制三极管,然后再控制MOS管。

图3 I/O口驱动三极管后再驱动MOS管

当I/O为高电平时,三极管导通,MOS管栅极被拉低,负载RL不工作。

当I/O为低电平时,三极管不导通,MOS管通过电阻R3,R4分压,为栅极提供合适的阈值电压,MOS管导通,负载RL正常工作。

为什么要这样操作呢?一定要用三极管来驱动MOS管吗?

那是因为三极管带负载的能力没有MOS管强,当负载电流有要求时,必须要用MOS管来驱动。

图3 I/O口驱动三极管后再驱动MOS管

当I/O为高电平时,三极管导通,MOS管栅极被拉低,负载RL不工作。

当I/O为低电平时,三极管不导通,MOS管通过电阻R3,R4分压,为栅极提供合适的阈值电压,MOS管导通,负载RL正常工作。

为什么要这样操作呢?一定要用三极管来驱动MOS管吗?

那是因为三极管带负载的能力没有MOS管强,当负载电流有要求时,必须要用MOS管来驱动。

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