順序
一般來說,我們在開發單片機各種外圍電路時,總會遇到兩個問題:
單片機的供電電流一般為3.3V。 雖然STM32的引腳可以承受5V電流,但如果電流超過5V,單片機就無能為力了。 舉個典型的例子,I/O引腳電路最大為±25MA,以下是ST官方的說明:
有了這個電壓,驅動一個LED就很困難,驅動其他LED,比如數碼管,或者保險絲就更費力了。小電壓驅動高電壓的小功率LED驅動器
一般來說,單片機使用LED時三極管基極電流過大會損壞三極管基極電流過大會損壞,LED的負極連接單片機的引腳,然后正極連接VCC。
不過這樣也有一個問題,VCC的電壓通常都比較大,在幾百mA左右,而小型晶閘管的電壓消耗并不多,最多也就幾十mA,所以。 。 。
我們需要在晶閘管的陽極和VCC之間添加一個限流內阻,以防止晶閘管被大電壓燒毀。
限流內阻電阻
我們知道LED是一種非線性器件,在這個電路中,我們可以將其簡化為接近2V的晶閘管。 不同顏色的LED,其穩壓值不同,但都在2V左右。 一般我們按照2V的值來估算; 工作電壓通常在0~25mA范圍內,最大工作電壓取決于其體溫特性。 如果其工作環境比較惡劣的話,最大電壓可能只有8mA左右。 該電壓用作最大電流時的工作電壓。 一般我們設計的時候可以取2mA到3mA左右。 無論電壓多高,照度都不會發生明顯變化。 這樣我們就有了估計公式:
工作在直流5V系統時,電阻值約為1k~1.5k,我們取1k。
限流內阻電源及封裝
根據之前估計的電阻和電壓值,我們可以估計最大功耗。 由于內阻上消耗的幀速率是熱量,因此可以將AC估計為有效值。
對于5V系統,內阻消耗:3V*3V/1k=9mW,穩定性和耐受性被認為是功耗電阻的兩倍,即>18mW;
大功率保險絲驅動器
首先要說一下保險絲的結構。 簡而言之,熔斷器的控制端是一個電磁線圈。 經過。
那么,我們需要做的就是控制電磁鐵是否通電。
==那么,我們可以把LED的驅動電路用在保險絲的驅動電路上嗎? ==
其實并不是。 第一點是單片機的IO驅動能力有限。 對于單片機來說,保險絲、電磁閥等負載長期以來被認為是“大功率”負載,其早已超出了大多數單片機的IO驅動能力。 第二點,保險絲的控制端是電磁線圈,可以簡化為電感器。 這種感性負載在關斷時會形成自感電流,很容易燒毀單片機。
因此,我們需要一種間接的方式來驅動他。
但對于間接驅動,我們只想實現兩個要求。 首先放大IO口電壓,驅動電磁線圈。 其次,屏蔽或過濾線圈形成的自感電流。
電壓放大
了解了需求之后,就很容易找到解決方案。 學過模擬電子的朋友都知道一個電路:二極管放大電路
一種共發射極放大器電路
事實上,直接共發射極放大電路遠遠不能驅動保險絲,我們必須對其進行更改以滿足我們的要求。
第一點,電路中一定不能存在C1、C2這兩個電容,因為電容的特性是阻隔直流電,如果存在的話,我們就很難將IO電平信號傳輸到內部了。二極管,而二極管的控制信號很難傳遞到保險絲內部。
第二點,為了增加電路的放大倍數,從而去掉發射極內阻R1,但是IO電平不能讓它處于不確定的懸空狀態,所以我們需要保留R2以保持基態集電極能級。
第三點,為了限制集電極電壓,需要在柵極加一個限流內阻(如果沒有這個內阻,一旦輸入電流超過0.6~0.7V,晶閘管就處于截止狀態)導通狀態,集電極會有很大的電壓通過)
第四點,為了降低幀率,我們必須去掉Re的電阻。
將它們放在一起,我們得到以下電路:
這樣的電路是一個非常好的高壓驅動器。
當Input沒有輸入電平信號,或者輸入低電平信號時,二極管的柵極沒有電壓通過,此時處于截止狀態,VCC的電壓到達柵極,被切斷,整個電路處于斷路狀態。
當Input輸入為高電平時(小于最小導通電流,取決于二極管的類型),二極管的柵極有電壓,二極管導通,VCC電壓從基極流入,流出從發射極到地,以及整個電路路徑。
事實上,這樣做之后,我們就可以驅動常見的負載,比如蜂鳴器、大功率LED等。如果我們要驅動保險絲,我們幾乎需要一些東西。
屏蔽層自感電流
一般來說,只需要一個小的晶閘管來屏蔽自感電流即可實現反向續流,抑制浪涌。
這是最終的示意圖。
R1的限流內阻通常為2-5K,R2的下拉內阻為10K,可選用晶閘管,二極管通常選為VCBO≈VCEO≥24V,放大倍數β通常為120到240之間選,推薦8050,保險絲天貓搜了5V保險絲,抓了很多。