单片机驱动继电器
2016-03-12 19:28
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之前说过,单片机的拉电流和灌电流有限,即输出驱动能力有限,要驱动继电器这类大功率的器件该怎么办呢,答案很简单:用三极管。器件参数该如何确定呢?
手上有一个HFD23的5V继电器,下面看一下其参数。
![](http://img.blog.csdn.net/20160312192424281?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
可以看出:
线圈的电阻为125Ω;
线圈的功率为200mW;
继电器的额定电压为5V;
由此可以计算出继电器的吸合电流,两种计算方式:
I=0.2mW/5V=40mA;
I=5V/125Ω=40mA;
下面看三极管的参数:
![](http://img.blog.csdn.net/20160312192507455?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
参数解释如下:
PCM是集电极最大允许耗散功率;
ICM是集电极最大允许电流;
BV(CEO)是三极管基极开路时,集电极-发射极反向击穿电压;
fT是特征频率;
hFE是放大倍数;
为了保证电路的稳定性,要求:
三极管的PCM功率至少是继电器额定功率的两倍,PCM≥0.4W;
三极管的ICM电流至少是继电器吸合电流的两倍,ICM≥80mA;
三极管的BV耐压至少是继电器额定电压的两倍,BV≥10V;
由此可以看出这四款三极管都能满足需求,为了稳定性考虑,我们选用NPN的S8050。控制电路图如下所示:
![](http://img.blog.csdn.net/20160312192552752?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
思考:在实际应用中,上图会不会存在问题?
由于继电器的线圈是感性器件,变化的电流通过线圈时线圈会产生自感电动势,根据法拉第定律,自感电动势的大小与通过线圈的电流变化率(线圈内磁通变化率)成正比。所以当断开电源瞬间电流变化率很大,线圈将产生高于电源电压数倍的自感电动势,并与电源电压叠加,该电压可能造成三极管极被击穿,从而造成电路崩溃。
解决方案
为了消除这个感生电动势的有害影响,在继电器线圈两端反向并联抑制二极管,以吸收该电动势。自感电压与电源电压之和对二极管来说却是正向偏压,使二极管导通形成环流。感应的高电压就会通过回路释放掉,保证了三极管的安全。这个二极管也叫作续流二极管。正确电路图如下所示:
![](http://img.blog.csdn.net/20160312192635940?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
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手上有一个HFD23的5V继电器,下面看一下其参数。
可以看出:
线圈的电阻为125Ω;
线圈的功率为200mW;
继电器的额定电压为5V;
由此可以计算出继电器的吸合电流,两种计算方式:
I=0.2mW/5V=40mA;
I=5V/125Ω=40mA;
下面看三极管的参数:
参数解释如下:
PCM是集电极最大允许耗散功率;
ICM是集电极最大允许电流;
BV(CEO)是三极管基极开路时,集电极-发射极反向击穿电压;
fT是特征频率;
hFE是放大倍数;
为了保证电路的稳定性,要求:
三极管的PCM功率至少是继电器额定功率的两倍,PCM≥0.4W;
三极管的ICM电流至少是继电器吸合电流的两倍,ICM≥80mA;
三极管的BV耐压至少是继电器额定电压的两倍,BV≥10V;
由此可以看出这四款三极管都能满足需求,为了稳定性考虑,我们选用NPN的S8050。控制电路图如下所示:
思考:在实际应用中,上图会不会存在问题?
由于继电器的线圈是感性器件,变化的电流通过线圈时线圈会产生自感电动势,根据法拉第定律,自感电动势的大小与通过线圈的电流变化率(线圈内磁通变化率)成正比。所以当断开电源瞬间电流变化率很大,线圈将产生高于电源电压数倍的自感电动势,并与电源电压叠加,该电压可能造成三极管极被击穿,从而造成电路崩溃。
解决方案
为了消除这个感生电动势的有害影响,在继电器线圈两端反向并联抑制二极管,以吸收该电动势。自感电压与电源电压之和对二极管来说却是正向偏压,使二极管导通形成环流。感应的高电压就会通过回路释放掉,保证了三极管的安全。这个二极管也叫作续流二极管。正确电路图如下所示:
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