上一篇推文中我們已經說了,驅動繼電器的時候,通常我們會采用三極管來配合單片機IO口。至于為什么不直接用單片機IO口驅動,非得加個三極管,在上一篇推文中我們已經做過計算了。至于為什么采用三極管,更大的原因是因為三極管屬于流控型器件,也就是說三極管的這個電子開關的閉合與斷開是通過電流開控制的,并且所需要的電流非常小。三極管基極驅動電壓只要高于Ube(一般是0.7V)就能導通。
現在的大家都講究低功耗,供電電壓也越來越低,一般單片機供電為3.3V,所以它的I/O最高電壓也就是3.3V。
3.3V電壓肯定是大于Ube的,所以直接在基極串聯一個合適的電阻,讓三極管工作在飽和區就可以了。Ib=(VO-0.7V)/R2。根據公式計算,上圖中Ib的電流應該等于(5-0.7)/(4.7x1000),大于是0.918mA,實際仿真測試結果為0.628mA,基本符合實際值,三極管能正常開啟和閉合實現控制,可以正常的實現控制負載(此處為LED燈)。
到這可能會有硬件基礎好的小伙伴要說了,MOS管也可以啊,為什么非得用三極管呢?
其原因在于,MOS管是電壓控制型,驅動電壓必須高于閾值電壓Vgs(TH)才能正常導通,不同MOS管的閾值電壓是不一樣的,一般為3-5V左右,飽和驅動電壓可在6-8V。
前面說過現在單片機的供電基本都是3.3V,IO口最高電壓也是3.3V,大部分的MOS管的飽和電壓>3.3V,如果用3.3V來驅動的話,很可能MOS管根本就打不開,或者處于半導通狀態。在半導通狀態下,管子的內阻很大,驅動小電流負載可以這么用。但是大電流負載就不行了,內阻大,管子的功耗大,MOS管很容易就燒壞了。所以,一般選擇三極管來配合單片機IO口驅動。
當然,MOS管得驅動電流很大,在更多的需要大功率的驅動電路中,通過會采用但機關配合MOS一起來實現大電流的驅動運用場景,比如下面這個電路圖就是。
I/O口驅動三極管后再驅動MOS管
當I/O為高電平時,三極管導通,MOS管柵極被拉低,負載RL不工作。
當I/O為低電平時,三極管不導通,MOS管通過電阻R3,R4分壓,為柵極提供合適的閾值電壓,MOS管導通,負載RL正常工作。
結合以上的分析,相比大家應該都清除了,通常情況下大家習慣用三極管來連接單片機IO口實現驅動,是因為三極管是流控型器件,但是三極管的驅動能力比較弱。在需要大功率驅動的地方,通常會采用三極管再去控制MOS管實現最終的控制。
直接用MOS管來連接單片機的IO實現驅動也是可以的,但這樣的MOS管型號不好找。小編在立創商城上所搜了一下,也有這樣的器件,控制電壓最低可以到1V,驅動電流峰值2.3A,持續1.6A;相同封裝的三極管8050,驅動的Ic電流只能到600mA。
可見MOS管的驅動能力是三極管3-4倍,所以對負載電流有要求的都使用MOS管。大的驅動能力,帶來的會是成本的增加,搜索結果中MOS管的價格幾乎是三極管的10倍。
所以,在要求不高,成本低的應用場合,一般使用三極管作為開關管。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:為什么大家都用三極管來配合單片機IO口驅動負載
文章出處:【微信號:chuxue_MCU,微信公眾號:單片機技術宅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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