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标题:
嵌入式-4种经典继电器驱动电路-单片机IO端口/三极管/达林顿管/嵌套连接
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作者:
老婆出轨
时间:
2024-6-11 09:25
标题:
嵌入式-4种经典继电器驱动电路-单片机IO端口/三极管/达林顿管/嵌套连接
保举B站视频：《4种经典继电器驱动电路–单片机IO端口直连/三极管/达林顿管/嵌套连接》
一：继电器原理
继电器是一个隔离控制开关（隔离：单片机电路（3.3-5V）和驱动电路（12V/24V/…/220V））
继电器由开关和电磁铁构成
开关由一个簧片和两个触点构成。
开关任何时候只能一个常开，一个常闭；簧片可以通过外部电磁铁控制，进行从自然状态到压缩状态，如许子就完成了常开变常闭，常闭到常开；
电磁铁由线圈构成（电生磁）
二：单片机驱动电路
市场产物：智能插座、智能开关
三：经典继电器驱动电路方案
标题：单片机怎么通过IO口实现与继电器的连接？为什么不能直接连接？
答案：因为支持单片机的电压和由继电器控制的电路电压不一样，直白的说，家里220V电压，如果和单片机直接连接，单片机马上冒烟
3.1 继电器驱动电路方案一：I/O端口灌电流方式的直接连接
不通电电磁铁不工作：单片机I/O端口输出高电平，电磁铁那端也是高电平，继电器电压也是高电平，没有产生压差，以是此时继电器不工作
这里有两个电压差=0，一个是线圈之间的电压差，一个是线圈和单片机之间的电压差，只有压差不等于0，电路才导通
通电电磁铁吸合：单片机I/O端口输出低电平，电磁铁下端也是低电平，电磁铁上端是高电平，有产生压差，以是电磁铁工作
这里有两个电压差，一个是线圈上下两端的电压差，一个是线圈一端和单片机IO输出的一端电压差，只有 有电压差电路才气产生电流
3.1.1 方案一的继电器特性要求
单片机I/O端口灌电流最大20mA
仅适用小功率的继电器型号（线圈电压 3~5V 电流小于20mA）
3.1.2 方案一大概会损坏I/O口
线圈电感在通电时会存储电能，一旦IO口从低电平酿成高电平，线圈会放电损坏单片机IO口
线圈是电感，会存/放电
处理方式：在线圈上并联一个二极管，将刹时的反向电流吸收掉，从而防止损坏单片机
3.2 继电器驱动电路方案二：三极管驱动（校招面试被问倒了）
想要连接
功率更大
的继电器，单片机IO口肯定不够用了，因为单片机才3.3-5V，继电器连接外面电路的电压起码12V往上
面试官从继电器入手，进而问关于三极管的知识让你手动画图，问你我继电器原理三极管原理，内里的偏值电阻为什么要加
3.2.1 学习和工作最常用：NPN型三极管，型号：8050
保举文章《嵌入式-数模电-三极管NPN&
NP-依次输出高低电平》
理论上线圈不分正负极，线圈有两端，哪个接Vcc就可以理解为线圈正极，哪个接GND就可以理解为线圈负极，反正线圈两端通电乐成就说明继电器工作了
集电极C接继电器电源负极。
发射极E接地。
基极B通过偏值电阻接单片机IO端口输出的高低电平信号。
①当单片机的IO口输出高电平时，三极管的c和e导通，线圈通电
②当单片机的IO端口输出低电平时，三极管的c和e断开，线圈断电
这里的三极管只提供一个开关信号
要留意三极管基级b跟单片机控制IO一端连接，单片机只提供一个开关信号，三极管的基级相当于一个控制阀门，阀门打开了，继电器的电流从上端的VCC流到继电器下端的GND
3.2.2 PNP型三极管，型号：8550
理论上线圈不分正负极，线圈有两端，哪个接Vcc就可以理解为线圈正极，哪个接GND就可以理解为线圈负极
集电极C接继电器电源正极
发射极E接电源正极（Vcc）
基极B通过偏值电阻由单片机io端口输出的高低电平
①当单片机的IO口输出高电平时，三极管的c和e导通，线圈断电
②当单片机的IO端口输出低电平时，三极管的c和e断开，线圈导通
这里的三极管只提供一个开关信号
这里要留意三极管跟单片机控制一端只提供一个信号，三极管的基级相当于一个控制阀门，阀门打开了，继电器的电流从上端的VCC流到继电器的GND
3.2.3 继电器特性要求
继电器驱动电压Vcc要和单片机电源电压Vdd一致否则三极管大概无法导通
5V单片秘密用5V的继电器
3.3 继电器驱动电路方案三：达林顿管驱动
利用场景：继电器驱动电压与单片机的工作电压不一致（比如单片机控制220v家庭用电器）
3.3.1 达林顿管是什么？
达林顿管是由多个三极管构成
达林顿驱动芯片：ULN2003
达林顿管有7个电路可以控制7个继电器
3.3.2 达林顿经典驱动电路
芯片内部已经内置了二极管，以是与线圈所需的二极管不消再重复加
当单片机输出高电平（逻辑1）时，线圈通电/吸合
当单片机输出低电平时，线圈断电
网友评论：每路500ma并不能同时用，芯片耗散功率在1W以下，而500ma时饱和压降有1v，以是同时导通2路也嫌多了。
3.4 继电器驱动电路方案四：继电器套娃
当以上方案一二三都不满足需求时，当继电器须要还是有更大的负载的时候，须要对应更大的电磁铁，也就须要更大的驱动电流，甚至须要220v的电源电流来驱动继电器，这个时候就须要接纳继电器嵌套的方式。
继电器套娃方案可以用在所有的大功率控制电路中。
3.3V单片机 控制 12V继电器，12V继电器控制220V继电器，末了的目标继电器和末了的要利用的电器电压一致
以上，完，欢迎评论区补充
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NP-依次输出高低电平》
