凡亿教育-豆豆
凡事用心,一起进步
打开APP
公司名片
凡亿专栏 | 单片机I/O口驱动,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?
单片机I/O口驱动,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?

这里其实有两个问题:

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?


5d31e52930bdbc8f136b4704442fe6.png

图1

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。



我们再来看实际应用:


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。


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。

d3594cef58d410165c89ea21831fb4.png

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。


edc322af4cd90b2fae31c6db39c851.png

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,这里给大家推荐一个NMOS型号:DMN6140L-13(因为用的少,目前就知道这个型号,如果大家有知道的,可以在评论区告诉我,感谢)。


8048f8ce47f45f1849b0aa7e148f09.png

图4  DMN6140L-13阈值电压


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。

b0e2d1547a80024cc83a8309094d20.png

图5  DMN6140L-13导通电流


我们再来看看,常用的NPN三极管LMBT2222ALT1G的带载能力,最大电流IC=600mA。

c49cc286608437d64c8c0746b01874.png

图6  LMBT2222ALT1G导通电流


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。



那他们的价格相差多少呢?我在立创上搜了一下,MOS管的三极管的价格几乎是三极管的6倍。如下图:


a84a64cfb24a2e09d7d9c5dbaea59d.png

图7  DMN6140L-13价格



064315f4d75b8b5bf46e13c5e1f00e.png

图8  LMBT2222ALT1G价格


所以,在要求不高,成本低的应用场合,一般使用三极管作为开关管。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表凡亿课堂立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容图片侵权或者其他问题,请联系本站作侵删。
相关阅读
进入分区查看更多精彩内容>
精彩评论

暂无评论