一.前言
繼電器是用的比較多的開關器件,基本的原理就是通過給電磁線圈充放電來控制觸點的吸合與端口,是典型的小信號電流控制大電流負載的器件。當我們驅動繼電器工作時,需要給繼電器線圈施加直流電壓,由于線圈電阻一般不大,所以需要的驅動電流比較大,所以我們不能直接用單片機IO口來驅動繼電器,一般是采用集成IC比如2003芯片,或者三極管來驅動繼電器工作,我們需要通過MCU控制三極管的通斷,進而通過三極管的通斷來控制繼電器線圈的通斷。
二.繼電器驅動電路講解
1.確定繼電器線圈驅動電壓;
繼電器線圈吸合電壓也是由最低電壓的要求的,根據規格書中的最小值,繼電器吸合電壓需要大于10.2V才行,所以我們把VCC驅動電壓設置成12V。
2.計算繼電器線圈需要的驅動電流;
繼電器的線圈電阻可以在規格書中找到,為了計算最大驅動電流,我們按225Ω的線圈電阻計算驅動電流:(12V-Vceo)/225Ω,Vceo表示三極管的飽和導通壓降,可以查閱三極管規格書確認。假定所選三極管的飽和導通壓降Vceo=0.2V,可以計算得到驅動電流為:
(12-0.2)/225≈52.44mA;
3.計算三極管基極電流;
首先我們需要查閱所選型號三極管規格書中三極管的放大倍數β,假定β=100,為了使三極管工作在飽和區,我們需要使得β*Ib遠大于Ic電流,我們先根據集電極電流計算三極管處于放大區和飽和區的臨界基極電流值:Ib=Ic/β=52.44/100=0.5244mA;所以要想讓三極管工作在飽和區,基極電流值要大于0.5244mA,那么已知了電流,我們就可以計算出基極限流電阻值,假定基極驅動電壓為5V,那么Rb=(5V-Vbe)/Ib,其中Vbe是三極管的基-射極壓降,可以查閱三極管規格書得到,從而計算出Rb=(5-0.7)/0.5244≈8.2K,從而Rb的電阻值要小于8.2K,為了使三極管深度飽和,我們選定Rb為1K。
4.三極管BE結下拉電阻;
這個下拉電阻的作用是給三極管基極一個確定的下拉電平,防止三極管關閉時,三極管基極處于浮空狀態,可能會誤導通。
5.繼電器線圈并聯反向放電二極管;
因為繼電器的線圈等同于電感,在繼電器關閉時,由于電感電流不能突變,此時繼電器線圈兩端會出現較大反向電壓,可能出損壞三極管,并聯二極管可以釋放電感能量,鉗位電感放電電壓,從而保護三極管。
三.總結
最后需要提醒大家,在選型三極管的時候注意三極管CE耐壓需大于電源電壓2倍,集電極最大電流需大于2倍繼電器線圈電流,以及需要計算匹配外圍電路使三極管工作在飽和區才行。
審核編輯:湯梓紅
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