Part 01
前言
繼電器的驅動方式有很多種,比如用三極管驅動,2003芯片驅動等,其中用三極管驅動繼電器是比較有性價比的一種電路驅動方式,應用比較廣泛,電路核心的工作原理是讓三極管工作在飽和區/截止區,讓三極管像一個開關一樣工作來控制繼電器的工作狀態,今天就來介紹一下涉及到的所有器件的選型計算。
Part 02
計算選型
我們以下面的原理圖為例來進行選型說明:
Vin電壓一般來自于MCU IO口,比如5V的單片機,當IO口輸出0V時,三極管截止,繼電器停止工作,當IO口輸出5V時,三極管導通,繼電器工作。
1.RB基極電阻選型 RB電阻的作用是為了限流,何謂限流?一是因為MCU IO口的輸出電流能力有限,所以我們通過串聯RB電阻避免MCUIO口的輸出電流超過其最大輸出電流限值。二是因為三極管要想工作在飽和區,需要滿足β*IB>IC,所以串聯RB電阻還是為了設置三極管的IB電流,以便三極管能工作在飽和區。知道了RB電阻的作用,計算就好說了:
IC_max/β_minβ_min為三極管的最小放大倍數,I_IO_MAX為MCUIO口的最大輸出電流限制,這兩個數值我們可以在三極管規格書,MCU規格書中找到)
知道了β_min,I_IO_MAX還不夠,還需要知道最大集電極電流IC_max:
IC_max=(Vcc-Vces)/R_relay (Vcc是電源電壓,Vces是三極管飽和CE電壓降,可以在三極管規格書中找到,R_relay是繼電器線圈等效電阻可以在繼電器規格書中找到)
這樣我們就能計算出RB電阻了。
2.R基極-發射極電阻選型 電阻R的作用我們在之前的文章已經講過了,這里不再多說,感興趣可以翻看,電阻R的阻值大點影響不大,但是阻值太小就會有影響,怎么影響的呢?我們知道三極管導通的前提是Vbe的加載電壓需要大于基極-發射極開啟電壓(硅三極管典型值:0.7V),所以: 5V*R/(R+RB)>Vbe_on (Vbe_on是三極管基極-發射極最小開啟電壓,可以在三極管規格書中找到)
3.三極管選型 三極管選型主要考慮個因素,一個是電流,一個是電壓,所謂電流就是三極管的最大集電極-發射極通流能力應大于實際加載的集電極-發射極電流,所謂電壓就是三極管的最大集電極-發射極耐壓應大于電源電壓Vcc。這些參數都能在三極管規格書中找到。
4.二極管選型
流經繼電器線圈的電流會產生磁場,當電流關閉時,磁場會突然消失。磁場的突然消失會在線圈上感應出短暫的高電壓,這很可能會損壞三極管和 IC。所以保護二極管可以鉗位感應電壓,這可以防止感應電壓變得足夠高而損壞三極管和IC。
所以在選二極管時主要關注二極管的反向耐壓要大于電源電壓Vcc,二極管的正向電流要大于最大集電極電流IC_max。
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