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单片机I/O口驱动,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?

2022-01-04

这里涉及两个问题: 
    1.单片机为什么不直接驱动负载?
  2.单片机为什么一般选用三极管而不是MOS管?

  答:
  1.单片机的IO口,有一定的带负载能力。但电流很小,驱动能力有限,一般在10-20mA以内。所以一般不采用单片机直接驱动负载这种方式。

  2.至于单片机为什么一般选用三极管而不是MOS管?需要了解三极管和MOS管的区别,如下:
  ①三极管是电流控制型,三极管基极驱动电压只要高于Ube(一般是0.7V)就能导通。
  ②MOS管是电压控制型,驱动电压必须高于阈值电压Vgs(TH)才能正常导通,不同MOS管的阈值电压是不一样的,一般为3-5V左右,饱和驱动电压可在6-8V。

雷火竞技 再来看实际应用:
  处理器一般讲究低功耗,供电电压也越来越低,一般单片机供电为3.3V,所以它的I/O最高电压也就是3.3V。查看更多: 单片机芯片技术参数

 ①直接驱动三极管
  3.3V电压肯定是大于Ube的,所以直接在基极串联一个合适的电阻,让三极管工作在饱和区就可以了。Ib=(VO-0.7V)/R2。

驱动MOS管

 图2  驱动三极管示意图

②驱动MOS管
  通过前面也了解到,MOS管的饱和电压>3.3V,如果用3.3V来驱动的话,很可能MOS管根本就打不开,或者处于半导通状态。

  在半导通状态下,管子的内阻很大,驱动小电流负载可以这么用。但是大电流负载就不行了,内阻大,管子的功耗大,MOS管很容易就烧坏了。

  所以, 一般选择I/O口直接控制三极管,然后再控制MOS管。

驱动三极管示意图

图3  I/O口驱动三极管后再驱动MOS管

当I/O为高电平时,三极管导通,MOS管栅极被拉低,负载RL不工作。
  当I/O为低电平时,三极管不导通,MOS管通过电阻R3,R4分压,为栅极提供合适的阈值电压,MOS管导通,负载RL正常工作。

        为什么要这样操作呢?一定要用三极管来驱动MOS管吗?
  那是因为三极管带负载的能力没有MOS管强,当负载电流有要求时,必须要用MOS管来驱动。

  那可以用I/O口直接驱动MOS管吗?答案是可以的,但这种型号不好找。这个管子的阈值电压是1V,3.3V的时候可以完全导通,导通时的最大电流大约2.3A的样子。雷火竞技 再来看看,常用的NPN三极管LMBT2222ALT1G的带载能力,最大电流IC=600mA。

  可见MOS管的驱动能力是三极管4倍,所以对负载电流有要求的都使用MOS管。对负载没要求的一般选用三极管。

【本文标签】 单片机I/O口驱动 单片机配件选型

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