常见驱动电路

2023-05-16

常见驱动电路

1、基础知识补充(三极管和MOS管)
2、网上搜集的一些资料(个人认为可行)
3、实践中使用过的一些驱动电路
4、学习开发板上面的驱动电路

三极管和MOS管的区别

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1、三极管和MOS管在驱动上是有区别的:
三极管是电流驱动,而MOS管是电压驱动,三极管的基极驱动电压只要高于Ube的死区电压即可控制三极管导通,硅材料三极管的死区电压一般为0.6V,锗材料三极管的死区电压一般为0.3V,所以控制三极管的电压对于硅材料的三极管来说只要高于0.6V左右即可,而对于锗材料的三极管来说只要高于0.3V左右即可。而MOS管就不一样了,MOS管是电压型驱动,其驱动电压必须高于其死区电压Ugs的最小值才能导通,不同型号的MOS管其导通的Ugs最小值是不同的,一般为3V到5V左右,最小的也要2.5V,但这也只是刚刚导通,其电流很小,还处于放大区的起始阶段,一般MOS管达到饱和时的驱动电压需6V~10V左右。
2、了解三极管和MOS管在控制上的区别之后,那么单片机I/O口怎么控制三极管和MOS管呢?单片机一般采用5V或3.3V供电,其I/O口高电平为5V或3.3V,处理器一般讲究低功耗,如今使用3.3V供电的单片机较多,所以其I/O口高电平也只有3.3V。
3、三极管为电流驱动,较低的电压就可以驱动三极管,而MOS管为电压驱动,驱动电压较高,单片机I/O口的电压不足以驱动MOS管,所以经常使用三极管作为缓冲改变电压,当然除了使用三极管之外还可以使用光耦等。

万能百度找到的一些比较不错的使用电路(常见的NPN三极管有ss8050(丝印Y1)、PNP三极管有s8550(丝印2TY))

1、(NPN三极管)3.3V的电压足够可以驱动三极管,三极管属于电流驱动,根据I/O口的电压VIO以及限流电阻R1的值可以推算出基极电流,Ib=(VIO-0.6V)/R1,选择不同的电阻R1阻值,可以改变基极电流,只要VIO大于0.6V,想要使三极管工作在饱和区都可以,下图为简单的NPN三极管控制LED指示灯的原理。(IO口输出高电平灯亮,应用场景可驱动有源蜂鸣器)
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在上图中,R1和R3起限流作用,R2起下拉作用,如此可以提高三极管的关断速度。工作中三极管是处于截止状态或饱和导通状态,即管子的非线性应用。
在电路关断之后,三极管be段端电压由0.7V缓慢下降,三极管没有完全关断,且处较长时间放大状态,会损坏三极管,所以需要加一个下拉电阻R2。
若是R2的阻值过大,会导致Vbe太大,也会损坏三极管。若是R2的值应该是刚好使三极管导通状态,电阻过小,会导致整体电路损耗加大
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继电器线圈需要流过较大的电流(约50mA)才能使继电器吸合,一般的集成电路不能提供这样大的电流,因此必须进行扩流,即驱动。
用NPN型三极管驱动继电器的电路图,图中阴影部分为继电器电路,继电器线圈作为集电极负载而接到集电极和正电源之间。当输入为0V时,三极管截止,继电器线圈无电流流过,则继电器释放OFF相反,当输入为+VCC时,三极管饱和,继电器线圈有相当的电流流过,则继电器吸合ON。
续流二极管的作用: 当输入电压由变+VCC为0V时,三极管由饱和变为截止,这样继电器电感线圈中的电流突然失去了流通通路,若无续流二极管D将在线圈两端产生较大的反向电动势,极性为下正上负,电压值可达一百多伏,这个电压加上电源电压作用在三极管的集电极上足以损坏三极管。故续流二极管D的作用是将这个反向电动势通过图中箭头所指方向放电,使三极管集电极对地的电压最高不超过+VCC +0.7V。
2、(PNP三极管)(应用场景可驱动有源蜂鸣器和继电器)
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蜂鸣器是感性器件,当三极管导通给蜂鸣器供电时,就会有导通电流流过蜂鸣器。电感的一个特点就是电流不能突变,导通时电流是逐渐增大的,这点没问题,但是当关断时,经“电源-三极管-蜂鸣器-地”这条回路就截断了,过不了任何电流,储存的电流经D1和蜂鸣器自身的环路来消耗掉,避免了关断时由于电感电流造成的反向冲击,接续关断时的电流。
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当输入为0V时,三极管饱和,从而使继电器线圈有相当的电流流过,继电器吸合;相反,当输入为+VCC时,三极管截止,继电器释放。

3、MOS管是电压驱动,MOS管开启最低驱动电压为3V到5V左右,不同型号MOS管驱动电压不同,一些小功率MOS管最低驱动电压为2.5V左右,单片机I/O口可以直接驱动,但是此时MOS管处于半导通状态,内阻很大,驱动小电流负载可以这么使用。大电流负载就不可以这么使用了,内阻大,管子的功耗过大,很容易烧毁MOS管。MOS管达到饱和状态所需驱动电压一般为6V~10V左右,3.3V的电压不足以直接驱动MOS管使其饱和。因此,可以在I/O口的输出端加一级三极管,使MOS管的驱动电压变高。
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原理分析:当单片机I/O口为高电平时,NPN三极管Q5导通,直接将N-MOS管控制极G极拉低,MOS管截止,负载不工作;当单片机I/O口为低电平时,NPN三极管Q5截止,电阻R12和R13将24V电源分压得G极电压为:24V*20K/(10K+20K)=8V,MOS管导通并达到饱和状态,负载工作。

我在一些项目实践中用到过的一些驱动电路(没有经过长时间压力测试)

1、PNP三极管s8550驱动继电器(小项目)
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2、驱动12V和24V继电器
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3、N沟道MOS管驱动加热片(实践过很多次)灯灭是在加热
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学习开发板上面的成熟电路

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