單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器電路設(shè)計(jì)
之前說過,單片機(jī)的拉電流和灌電流有限,即輸出驅(qū)動(dòng)能力有限,要驅(qū)動(dòng)繼電器這類大功率的器件該怎么辦呢,答案很簡(jiǎn)單:用三極管。器件參數(shù)該如何確定呢?
手上有一個(gè)HFD23的5V繼電器,下面看一下其參數(shù)。
可以看出:
線圈的電阻為125Ω;
線圈的功率為200mW;
繼電器的額定電壓為5V;
由此可以計(jì)算出繼電器的吸合電流,兩種計(jì)算方式:
I=0.2mW/5V=40mA;
I=5V/125Ω=40mA;
下面看三極管的參數(shù):
參數(shù)解釋如下:
PCM是集電極最大允許耗散功率;
ICM是集電極最大允許電流;
BV(CEO)是三極管基極開路時(shí),集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓;
fT是特征頻率;
hFE是放大倍數(shù);
為了保證電路的穩(wěn)定性,要求:
三極管的PCM功率至少是繼電器額定功率的兩倍,PCM≥0.4W;
三極管的ICM電流至少是繼電器吸合電流的兩倍,ICM≥80mA;
三極管的BV耐壓至少是繼電器額定電壓的兩倍,BV≥10V;
由此可以看出這四款三極管都能滿足需求,為了穩(wěn)定性考慮,我們選用NPN的S8050??刂齐娐穲D如下所示:
思考:在實(shí)際應(yīng)用中,上圖會(huì)不會(huì)存在問題?
由于繼電器的線圈是感性器件,變化的電流通過線圈時(shí)線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),根據(jù)法拉第定律,自感電動(dòng)勢(shì)的大小與通過線圈的電流變化率(線圈內(nèi)磁通變化率)成正比。所以當(dāng)斷開電源瞬間電流變化率很大,線圈將產(chǎn)生高于電源電壓數(shù)倍的自感電動(dòng)勢(shì),并與電源電壓疊加,該電壓可能造成三極管極被擊穿,從而造成電路崩潰。
解決方案
為了消除這個(gè)感生電動(dòng)勢(shì)的有害影響,在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)抑制二極管,以吸收該電動(dòng)勢(shì)。自感電壓與電源電壓之和對(duì)二極管來說卻是正向偏壓,使二極管導(dǎo)通形成環(huán)流。感應(yīng)的高電壓就會(huì)通過回路釋放掉,保證了三極管的安全。這個(gè)二極管也叫作續(xù)流二極管。正確電路圖如下所示: