為什么經(jīng)常看到在使用單片機(jī)I/O口驅(qū)動MOS管時,不是使用單片機(jī)I/O口直接驅(qū)動,而是經(jīng)過一級三極管,使用三極管驅(qū)動MOS管。
三極管和MOS管控制區(qū)別
三極管和MOS管在驅(qū)動上是有區(qū)別的,三極管是電流驅(qū)動,而MOS管是電壓驅(qū)動,三極管的基極驅(qū)動電壓只要高于Ube的死區(qū)電壓即可控制三極管導(dǎo)通,硅材料三極管的死區(qū)電壓一般為0.6V,鍺材料三極管的死區(qū)電壓一般為0.3V,所以控制三極管的電壓對于硅材料的三極管來說只要高于0.6V左右即可,而對于鍺材料的三極管來說只要高于0.3V左右即可。
而MOS管就不一樣了,MOS管是電壓型驅(qū)動,其驅(qū)動電壓必須高于其死區(qū)電壓Ugs的最小值才能導(dǎo)通,不同型號的MOS管其導(dǎo)通的Ugs最小值是不同的,一般為3V~5V左右,最小的也要2.5V,但這也只是剛剛導(dǎo)通,其電流很小,還處于放大區(qū)的起始階段,一般MOS管達(dá)到飽和時的驅(qū)動電壓需6V~10V左右。
實際應(yīng)用
了解三極管和MOS管在控制上的區(qū)別之后,那么單片機(jī)I/O口怎么控制三極管和MOS管呢?單片機(jī)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耗,如今使用3.3V供電的單片機(jī)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(qū)動三極管,三極管屬于電流驅(qū)動,根據(jù)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(qū)都可以,下圖為簡單的NPN三極管控制LED指示燈的原理。
(2)MOS管是電壓驅(qū)動,MOS管開啟最低驅(qū)動電壓為3V~5V左右,不同型號MOS管驅(qū)動電壓不同,一些小功率MOS管最低驅(qū)動電壓為2.5V左右,單片機(jī)I/O口可以直接驅(qū)動,但是此時MOS管處于半導(dǎo)通狀態(tài),內(nèi)阻很大,驅(qū)動小電流負(fù)載可以這么使用。大電流負(fù)載就不可以這么使用了,內(nèi)阻大,管子的功耗過大,很容易燒毀MOS管。MOS管達(dá)到飽和狀態(tài)所需驅(qū)動電壓一般為6V~10V左右,3.3V的電壓不足以直接驅(qū)動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(qū)動電壓變高。舉例說明,僅供參考,原理如下圖所示。
原理分析:當(dāng)單片機(jī)I/O口為高電平時,NPN三極管Q5導(dǎo)通,直接將N-MOS管控制極G極拉低,MOS管截止,負(fù)載不工作;當(dāng)單片機(jī)I/O口為低電平時,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(dǎo)通并達(dá)到飽和狀
總結(jié):三極管為電流驅(qū)動,較低的電壓就可以驅(qū)動三極管,而MOS管為電壓驅(qū)動,驅(qū)動電壓較高,單片機(jī)I/O口的電壓不足以驅(qū)動MOS管,所以經(jīng)常使用三極管作為緩沖改變電壓,當(dāng)然除了使用三極管之外還可以使用光耦等。
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