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                  6. 單片機I/O口驅動(dòng)MOS管電路原理解析
                    • 發(fā)布時(shí)間:2024-08-02 19:04:13
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                    單片機I/O口驅動(dòng)MOS管電路原理解析
                    為什么經(jīng)常看到在使用單片機I/O口驅動(dòng)MOS管時(shí),不是使用單片機I/O口直接驅動(dòng),而是經(jīng)過(guò)一級三極管,使用三極管驅動(dòng)MOS管。
                    單片機I/O口驅動(dòng)
                    三極管和MOS管控制區別
                    三極管和MOS管在驅動(dòng)上是有區別?#27169;?#19977;極管是電流驅動(dòng),而MOS管是電壓驅動(dòng),三極管的基極驅動(dòng)電壓只要高于Ube的死區電壓即可控制三極管導通,硅材料三極管的死區電壓一般為0.6V,鍺材料三極管的死區電壓一般為0.3V,所以控制三極管的電壓對于硅材?#31995;?#19977;極管來(lái)說(shuō)只要高于0.6V左右即可,而對于鍺材?#31995;?#19977;極管來(lái)說(shuō)只要高于0.3V左右即可。
                    而MOS管就不一樣了,MOS管是電壓型驅動(dòng),其驅動(dòng)電壓必須高于其死區電壓Ugs的最小值才能導通,不同型號的MOS管其導通的Ugs最小值是不同?#27169;?#19968;般為3V~5V左右,最小的也要2.5V,但這也只是剛剛導通,其電流很小,還處于放大區的起始階段,一般MOS管達到飽和時(shí)的驅動(dòng)電壓需6V~10V左右。
                    實(shí)際應用
                    了解三極管和MOS管在控制?#31995;?#21312;別之后,那么單片機I/O口怎么控制三極管和MOS管呢?單片機一般采用5V或3.3V供電,其I/O口高電平為5V或3.3V,處理器一般講究低功?#27169;?#22914;今使用3.3V供電的單片機較多,所以其I/O口高電平也只有3.3V。
                    (1)3.3V的電壓足夠可以驅動(dòng)三極管,三極管屬于電流驅動(dòng),根據I/O口的電壓VIO以及限流電阻R1的值可以推算出基極電流,Ib=(VIO-0.6V)/R1,選擇不同的電阻R1阻值,可以改變基極電流,只要VIO大于0.6V,想要使三極管工作在飽和區都可以,下圖為簡(jiǎn)單的NPN三極管控制LED指示燈的原理。
                    單片機I/O口驅動(dòng)
                    (2)MOS管是電壓驅動(dòng),MOS管開(kāi)啟最低驅動(dòng)電壓為3V~5V左右,不同型號MOS管驅動(dòng)電壓不同,一些小功率MOS管最低驅動(dòng)電壓為2.5V左右,單片機I/O口可以直接驅動(dòng),但是此時(shí)MOS管處于半導通狀態(tài),內阻很大,驅動(dòng)小電流負載可以這么使用。大電流負載就不可以這么使用了,內阻大,管子的功耗過(guò)大,很容易燒毀MOS管。MOS管達到飽和狀態(tài)所需驅動(dòng)電壓一般為6V~10V左右,3.3V的電壓不足以直接驅動(dòng)MOS管使其飽和。因此,可以在I/O口的輸出端加一級三極管,使MOS管的驅動(dòng)電壓變高。舉例說(shuō)明,僅供參考,原理如下圖所示。
                    單片機I/O口驅動(dòng)
                    原理分析:當單片機I/O口為高電平時(shí),NPN三極管Q5導通,直接將N-MOS管控制極G極拉低,MOS管截止,負載不工作;當單片機I/O口為低電平時(shí),NPN三極管Q5截止,電阻R12和R13將24V電源分壓得G極電壓為:24V*20K/(10K+20K)=8V,MOS管導通并達到飽和狀
                    總結:三極管為電流驅動(dòng),較低的電壓就可以驅動(dòng)三極管,而MOS管為電壓驅動(dòng),驅動(dòng)電壓較高,單片機I/O口的電壓不足以驅動(dòng)MOS管,所以經(jīng)常使用三極管作為緩沖改變電壓,當然除了使用三極管之外還可以使用光耦等。
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