TTL电平和CMOS电平总结《转》 51单片机使用点滴 单片机总结(硬件部分)
TTL电平和CMOS电平总结《转》 TTL电平: 输出高电平 〉2.4V 输出低电平 〈0.4V 在室温下,一般输出高电平是3.5V 输出低电平是0.2V。 最小输入高电平和低电平 输入高电平 〉=2.0V 输入低电平 《=0.8V 它的噪声容限是0.4V. CMOS电平: 1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。
电平转换电路:因为TTL和COMS的高低电平的值不一样(ttl 5v《==》cmos 3。3v),所以互相连接时需要电平的转换:就 是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。哈哈哈
OC门,即集电极开路门电路,它必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和 大电流负载,所以 又叫做驱动门电路。
TTL和COMS电路比较: 1、TTL电路是电流控制器件,而coms电路是电压控制器件。 2、TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。 COMS电路的速度慢,传输延迟时间长(25--50ns),但功耗低。 COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。 3、COMS电路的锁定效应: COMS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生 锁定效应时,COMS的内部电流能达到40mA以上,很容易烧毁芯片。 防御措施: (1)、在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。 (2)、芯片的电源输入端加去耦电路,防止VDD端出现瞬间的高压。 (3)、在VDD和外电源之间加线流电阻,即使有大的电流也不让它进去。 (4)、当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启COMS电路得电源,再开启输入信号和负载的电 源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭COMS电路的电源。
4、COMS电路的使用注意事项 (1)、COMS电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉 电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。 (2)、输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的电流限制在1mA之内。 (3)、当接长信号传输线时,在COMS电路端接匹配电阻。 (4)、当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。 (5)、COMS的输入电流超过1mA,就有可能烧坏COMS。
5、TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理): 1、悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。 2、在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载 特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于910欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入 端就一直呈现高电平。这个一定要注意。 COMS门电路就不用考虑这些了。
6、TTL电路有集电极开路OC门,MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门,它的输出就叫做开漏输出。 OC门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢?那是因为当三机管截止的时候,它的基极电流约等于 0,但是并不是真正的为0,经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0,而是约0。而这个就是漏电流。 开漏输出:OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的电流。所 以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。
OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。 7、什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别?
TTL集成电路中,输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出,没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级 关,图腾柱也就是 两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。 一般图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA
TTL电平(L电平:小于等于0.8V ;H电平:大于等于2V) COMS电平(L电平:小于等于0.3Vcc ;H电平:大于等于0.7Vcc)
CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入端, 造成芯片失效. 另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在 15伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5伏电源下, 现在已经有工作在 3伏和 2.5伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了.
CMOS电平和TTL电平: CMOS电平电压范围在3~15V,比如4000系列当5V供电时,输出在4.6以上为高电平,输出在0.05V以下为低电平。输入在3.5V以上为高电平,输入在1.5V以下为低电平。而对于TTL芯片,供电范围在0~5V,常见都是5V,如74系列5V供电,输出在2.7V以上为高电平,输出在0.5V以下为低电平,输入在2V以上为高电平,在0.8V以下为低电平。因此,CMOS电路与TTL电路就有一个电平转换的问题,使两者电平域值能匹配。
有关逻辑电平的一些概念 : 要了解逻辑电平的内容,首先要知道以下几个概念的含义: 1:输入高电平(Vih): 保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平,当输入电平高于Vih时,则认为输入电平为高电平。 2:输入低电平(Vil):保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平,当输入电平低于Vil时,则认为输入电平为低电平。 3:输出高电平(Voh):保证逻辑门的输出为高电平时的输出电平的最小值,逻辑门的输出为高电平时的电平值都必须大于此Voh。 4:输出低电平(Vol):保证逻辑门的输出为低电平时的输出电平的最大值,逻辑门的输出为低电平时的电平值都必须小于此Vol。 5:阀值电平(Vt):数字电路芯片都存在一个阈值电平,就是电路刚刚勉强能翻转动作时的电平。它是一个界于Vil、Vih之间的电压值,对于CMOS电路的阈值电平,基本上是二分之一的电源电压值,但要保证稳定的输出,则必须要求输入高电平> Vih,输入低电平<Vil,而如果输入电平在阈值上下,也就是Vil~Vih这个区域,电路的输出会处于不稳定状态。 对于一般的逻辑电平,以上参数的关系如下: Voh > Vih > Vt > Vil > Vol。 6:Ioh:逻辑门输出为高电平时的负载电流(为拉电流)。 7:Iol:逻辑门输出为低电平时的负载电流(为灌电流)。 8:Iih:逻辑门输入为高电平时的电流(为灌电流)。 9:Iil:逻辑门输入为低电平时的电流(为拉电流)。 门电路输出极在集成单元内不接负载电阻而直接引出作为输出端,这种形式的门称为开路门。开路的TTL、CMOS、ECL门分别称为集电极开路(OC)、漏极开路(OD)、发射极开路(OE),使用时应审查是否接上拉电阻(OC、OD门)或下拉电阻(OE门),以及电阻阻值是否合适。对于集电极开路(OC)门,其上拉电阻阻值RL应满足下面条件: (1): RL < (VCC-Voh)/(n*Ioh+m*Iih) (2):RL > (VCC-Vol)/(Iol+m*Iil) 其中n:线与的开路门数;m:被驱动的输入端数。 :常用的逻辑电平 ·逻辑电平:有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL;RS232、RS422、LVDS等。 ·其中TTL和CMOS的逻辑电平按典型电压可分为四类:5V系列(5V TTL和5V CMOS)、3.3V系列,2.5V系列和1.8V系列。 ·5V TTL和5V CMOS逻辑电平是通用的逻辑电平。 ·3.3V及以下的逻辑电平被称为低电压逻辑电平,常用的为LVTTL电平。 ·低电压的逻辑电平还有2.5V和1.8V两种。 ·ECL/PECL和LVDS是差分输入输出。 ·RS-422/485和RS-232是串口的接口标准,RS-422/485是差分输入输出,RS-232是单端输入输出。
51单片机使用点滴 [ 作者:吴健 | 来源:电子世界 | 录入:飞奔 | 浏览: 次 | 更新:2006-2-14 | 字体: ] 8051单片机是我们最常见的一种单片机,我用8051已经很久了,也教过一段时间的单片机课程,在这里把自己的心得与大家分享一下。
一、硬件部分
1、一定要记得接晶振和复位电路。很多学生在Proteus上仿真成功后,焊板子的时候总是不记得把晶振和复位电路接上,这样板子是不会工作的。
2、一般没有特殊要求的话,选用11.0592MHZ的晶振。这样有利于得到没有误差的波特率。特别是当与PC机进行通信的话,选用这种晶振比较好。
3、复位电路的电容可以选择10uF或者22uF。如果是10uF的话,充电电阻R的值要高于4K欧姆,如果你的单片机工作速度很慢,可以选择8.2K欧姆。
4、每个大规模的数字IC旁边都要放一个0.1uF的电容(一端接电源,一端接地)来去除高频的干扰。
5、在板子上最好做一个ISP下载座子与单片机相连,这样调试改写程序的时候就不用把单片机拔来拔去的,调试的周期也可以缩短。
6、目前比较好用的51单片机有ATMEL公司的AT89S系列、SST公司的SST89系列,现在新出现一个公司的好51单片机,价格更便宜,听说性能也不错,就是STC系列单片机。
二、软件部分
1、能用C语言开发就用C语言,这样开发速度比较快,而且代码也比较容易维护。
2、将你常用的芯片的服务编成函数库,这样就能重复利用了,降低开发的周期。
3、善于利用KEIL C51的开发环境与PROTEUS仿真环境的联合调试,可以降低开发的成本。
4、平常多做设计练习,多学多看,尤其要多多地收集别人公开的驱动源程序,这样可以在设计的时候少写很多代码。
5、设计完成后,要结合电路图和代码写出设计说明书,这样可以很好地保存自己的设计思路,对以后维护设计和移植设计都是很有好处的。
6、多看看《软件工程》和《数据结构与算法》,提高自己代码的可重用能力。
7、好的程序员是热爱程序的程序员,把你编写的每个源代码文件都加上自己的名字和版权说明,在能保护自己的知识产权的同时,也是对自己的一种激励。
8、大一点的设计都要写出数据词典,这样在用变量、写功能的时候就不会晕头转向。
单片机总结(硬件部分) 一、8051系列微控制器 …………………………………………………………………… 1 1、单片机性能 2、存储器问题 3、功耗 4、精简8051器件
二、振荡器硬件 …………………………………………………………………… 1 1、在满足系统所需的性能的要求的前提下,应使用尽可能低的振荡器频率 2、晶振:
三、硬件复位 …………………………………………………………………… 2 1、8051的“复位脚” 2、阻容复位电路:
四、存储器问题 ……………………………………………………………………2 1、存储器类型: 2、单片机存储器分布 3、片外数据存储器(最大64K) 4、片外程序存储器(最大64K)
五、直流负载驱动 ……………………………………………………………………5 1、直接LED驱动 2、关于51单片机的上拉的心得 3、IC缓冲放大器 4、BJT(双极结性晶体管)驱动器 5、IC驱动器 6、MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)驱动器 7、SSR驱动
六、交流负载驱动 ……………………………………………………………………9 电磁继电器驱动
一、8051系列微控制器 1、单片机性能
●MIPS:百万次指令运行每秒,12MHz的8051性能:1MIPS。 ●提高性能手段:(1)提高时钟频率 (2)改变微控制器的内部实现,使执行每个机器指令要求的振荡时钟周期数减少。 DALLAS 89C420:每个振荡时钟周期执行1条指令,振荡频率50MHz,40~50MIPS。 ●振荡周期/12=机器周期;机器周期/n=指令周期
2、存储器问题 ●标准8051内存--64KB程序存储器,256字节数据存储器(80C51)。 ●其中数据存储器中的前128个单元可供用户使用,后128个单元被专用寄存器占用。
3、功耗 8051运行模式 ●正常模式(Normal) 电流:20mA ●空闲模式(Idle) 振荡器继续运行,CPU与时钟信号断开,但中断系统、串行端口以及所有定时器仍然连接到时钟,CPU的状态被全面保存 。 电流:5mA 结束空闲模式:激活任意已使能的中断;硬件复位。 ●省电模式(Power Down) 只有片内RAM内容被保持,其余所有功能被停止。 电流:50uA。 结束空闲模式:硬件复位。
4、精简8051器件 ●特性:不支持外部存储器,一般省略P0,P2口; 比较宽的工作电压范围(3~7V),适于创建电池供电的系统。 ●89C2051:4K程序存储器,256字节数据存储器 ●功耗:Normal 10mA Idle 5mA PowerDown 10uA 二、振荡器硬件 1、在满足系统所需的性能的要求的前提下,应使用尽可能低的振荡器频率 ●给予CMOS的8051中,振荡器频率和电源电流之间呈几乎线性的关系。 ●芯片以较低速度运行时,存取低速外设的编程和硬件设计将极大地简化,而外部器件的成本也将降低。 ●电磁干扰(EMI)随着时钟频率的增加而增加。
2、晶振: ●误差表征 "±20ppm",百万分之二十,每过100万秒,晶体误差20秒。 ●晶体易碎,对震动敏感。 ●大多数晶振能驱动1~5个微控制器,可使多个微处理器同步。 三、硬件复位 1、8051的“复位脚” 当引脚=“0”,芯片正常工作;当引脚=“1”且保持两个机器周期以上,芯片将被复位。
2、阻容复位电路: ●微控制器输入电压的阈值为1.1V~1.3V,低于此阈值认为是逻辑0,高于则为逻辑1。 ● 所有的8051在24个振荡周期以内完成复位操作(12MHz的振荡器所需时间为0.002ms),RC复位电路约需要100ms完成复位操作。 ● RC经验法则:阻容时间(=R(欧姆)*C(法拉))应该大约=100ms,一般取R=10K,C=10uF。 Intel推荐R=8.2K,C=10uF。 ● 阻容复位的可靠性问题: ◆电源达到稳态的时间:实际电源无法立即从0V切换到额定输出,一般需要50-100ms,RC时间过小会使复位信号在电源尚未正常工作前就已经加上,芯片不会正常工作。 ◆电源电压过低的隐患:当电源电压降到4.5V(8051的最小工作电压)以下,MCU停止工作,当电压再次上升后MCU继续运行,但阻容复位不会进行复位,有隐患。 四、存储器问题 1、存储器类型: ●动态随机存储器(DRAM):要刷新,掉电信息将丢失,简单便宜 ●静态随机存储器(SRAM):不要刷新,价格是DRAM的几倍,存取速度是DRAM的1/3 ●掩模只读存储器(ROM):ROM存取时间是DRAM的1.5倍,在强电磁干扰下仍能保持内容。 ●可编程只读存储器(PROM):熔丝工艺,一次性编程,芯片便宜 ●紫外-可擦除可编程只读存储器(UV-EPROM):数千次擦除,较古老 ●电可擦除可编程只读存储器(EEPROM):写入速度较慢,写入次数有限。
2、单片机存储器分布
2-1 程序代码区(CODE):存放可执行程序代码,一般大小为64K,ROM。 ●程序直接在ROM中运行,不复制到RAM中。 ●将只读数据(例如数据表)放入ROM中可降低RAM负担,同时可提高MCU效率(例如正弦运算,运算需要3000次CPU操作,利用查表法只需数次CPU操作)
2-2 DATA,BDATA,IDATA,SFR区 bdata指可位寻址的内存空间 ,data指一般内存空间 ,xdata外部内存空间 内部数据存储器分成三个部分:RAM的低128个字节(可以直接/间接寻址);RAM的高128个字节(和128字节的SFR共用同样的地址空间,但寻址方式不同)。
(1)DATA区:指前面0x00-0x7f的128个RAM,可以直接寻址访问,可以用acc直接读写的,速度最快,生成的代码也最小。 ●0x00H-0x1FH为4组工作寄存器(reg0-reg7,R0-R7),每组8个字节,通过PSW选择其中一组使用。 0x20H-0x2FH为可位寻址存储器,即bdata区,既可以位寻址,也可以字节寻址 0x30H-0x7FH为字节寻址寄存器 ●Keil中使用data关键字来明确规定某个变量存储在data区(char data input_data) ●对DATA区访问需要一个周期 (2)IDATA区:固定指前面0x00-0xff的256个RAM,其中前128和data的128完全相同,只是访问的方式不同(间接寻址)。 ●idata是用类似C中的指针方式访问的。汇编中的语句为:mox ACC,@Rx.(不重要的补充:c中idata做指针式的访问效果很好) ●Keil中使用idata关键字来明确规定某个变量存储在idata区(char idata input_data) ●对IDATA访问需要2个周期[复制8位地址(1个周期),移动指令(1个周期)] (3)BDATA区:从20H到2FH可位寻址,与DATA区重叠。 ●Keil中使用bdata关键字来明确规定某个变量存储在bidata区 (char bdata input_data //定义无符号字符型变量,可以取值0-255 Bit flag //定义位变量flag,可以取值0、1)
(4)SFR区:从0x80H-0xffH,该区域可位寻址、字节寻址或字寻址,用以控制定时器、计数器、串口、I/O及其它部件。 ●128-255字节的IDATA区和SFR区共用同样的地址空间,但是这两个存储器区域使用不同的寻址方式访问。(IDATA间接寻址,SFR直接寻址)
(5)外部存储区:最大64K,访问较慢 xdata:外部扩展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空间,用DPTR访问。 pdata:外部扩展RAM的低256个字节,地址出现在A0-A7的上时读写,用movx ACC,@Rx读写。 ●对PDATA访问需3个周期[复制8位地址(1个周期),移动指令(2个周期)] ●对XDATA访问需4个周期[复制16位地址(2个周期),移动指令(2个周期)]
2-3避免各种程序和数据区之间的混乱 ●8051具有64K存储区,程序数据共用,最大可扩展为64K程序区和64K数据区。 ●/EA为低,片内程序(而不是数据)存储器被禁用,64K程序地址全部供外部存取使用;/EA为高,使用片内程序存储器,只有在程序需要存取超过存储器地址范围的存储单元时,才会访问外部存储器。
3、片外数据存储器(最大64K)
●(P0.0-P0.7)用于多路复用的地址/数据总线,输出低8位地址(A0-A7)和8位数据线(D0-D7) ●(P2.0-P2.7)用于输出高8位地址 ●ALE(地址锁存选通)用来解复用AD0-AD7总线,在外部存取周期开始时,ALE为高,则CPU产生A0-A7,当ALE变低时,AD0-AD7总线被外部锁存。 ALE频率=1/6振荡器频率。 ●PSEN(程序存储器使能)用于外部指令(程序存储器)访问的读选通。 ●RD(读使能)WR(写使能)
●注意,如果MCU不是CMOS芯片而存储器件是CMOS芯片,则需要在P0口加10K上拉(为什么???)
可靠性和安全性:在使用外部存储器时,不能将P0,P2,P3再作为普通的输入口, 只能用sbit来保证只写“安全的”端口引脚。
4、片外程序存储器(最大64K)
扩展外部ROM存储器 ●注意,如果MCU不是CMOS芯片而存储器件是CMOS芯片,则需要在P0口加10K上拉(为什么???) 五、直流负载驱动 1、直接LED驱动 ●单片机每个引脚一般可以源出/灌入 10ma电流,P0端口总共能够吸收26mA的电流,P1,P2,P3每个端口总共能够吸收15mA的电流。当端口直接连接多个负载(例如8个LED),会超出微控制器的总端口驱动能力,应使用缓冲IC,对于低电流的LED(2mA)可以不用缓冲IC。 ●LED大约有2V正向压降,一般需要5-15mA电流,传统硅二极管需要0.7V,这个差异是由于LED材料为磷砷化镓。
| ● 该电路需要在微控制器内部有上拉电阻的端口引脚上才能正常工作,否则需要在引脚上拉一个1K-10K的电阻,以确保端口能正常置“0”、“1”。
●LED消耗大量的电能,且用于报警时在强光下不可见,需要再加声音报警。
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●MOS工艺的微处理器拉/灌电流能力差不多,但是TTL工艺的器件拉电流能力要差很多(灌电流能力与MOS器件差不多)。因此,基于灌电流的设计比拉电流的设计有更好的可移植性。
2、关于51单片机的上拉的心得 ● 当用作输出,所有口线的状态都与SFR锁存位的设置有密切的联系。P0口为低除外。当P0口的一个位写入0时,这个位被拉低。但是对P0口的其中一个位写入1时,这个位呈现高阻,也就是未能连机,不能使用。要想获得1输出,你必须在P0口外加上拉电阻。一般驱动LED的上拉电阻为470Ω,外接逻辑电路的上拉电阻为4.7K。
● 补充:一些口线被作为简单的高电平输入也与SFR锁存位有关。因为P1、P2、P3有内部上拉电阻,可以随意被拉高,拉低。而P0口作为高电平输入时,也会呈现高阻态。
● P0口和P2口的输入缓冲被用来作存取外部存贮用,P0口用作外部存贮器的低位字节的位址,并与数据读写多工。输出第一位元址,当位置线是16位时,P2口用作高8位的位址线,因此当对外面存贮时,P0口、P2口没法当作I/O口线。
● P1口具有内部上拉电阻,当端口用作输入时,必须通过指令将端口的位锁存器置1,以关闭输出驱动场效应管,这时P1口的引脚由内部上拉电阻拉为高电平,所以向P1写入1,工作正常。 P0则不同,它没有内部上拉电阻,在驱动场效应管的上方有一个提升场效应管,它只是在对外存储器进行读写操作,用作地址/数据时才起作用,当向位锁存器写入1,使驱动场效应管截止,则引脚浮空,所以写入1而未获得。
3、IC缓冲放大器
3-1 使用74x04,74x240,74x241,74x244作为缓冲放大器。 这些74x缓冲放大器每个引脚可以承受20mA的电流,240/241/244的总驱动电流是70mA,04的总驱动电流是50mA,最大延时时间为1微秒。
3-2 CMOS器件和TTL器件 ●TTL器件通常在名称上带有”S”(74ALS04) ,速度快,功耗大 CMOS器件通常在名称上带有”C”(74HC04),功耗低,速度较快 ●CMOS芯片:逻辑0输出电平为0V,逻辑1输出电平为5V;输入在3.5V以上为高电平,输入在1.5V以下为低电平。 TTL芯片:逻辑0输出电平为0-1.5V,逻辑1输出电平为3.5-5V;输入在2V以上为高电平,在0.8V以下为低电平。
比较:◆在使用CMOS逻辑门缓冲放大LED输出时(图1),这种驱动方式可有效工作,因为电压摆幅足够大且固定。
◆在使用TTL逻辑们缓冲放大LED输出时(图2),有2个缺点,一是需要一个上拉电阻,将输出拉到5V,二是,输出低在0-1.5V的范围间变化,LED上的电阻参数不易确定
结论:在设计中应该尽可能使用CMOS电路,有TTL逻辑的缓冲器的输出端应使用上拉电阻。
3-3 可靠性和安全性 LED直接与微控制器相连的话会增加微控制器的损坏几率,增加缓冲放大器 可被优先损坏(保护微控制器),但会增加生产成本。 4、BJT(双极结性晶体管)驱动器
| 4-1 在微控制器与BJT连接之间加入缓冲器会比较安全(运用TTL芯片时,BJT基极处应加上拉电阻),另外对于微控制器而言,使用PNP型BJT的电路连接是灌入型,可靠性比NPN型的电路略高。 |
4-2 可靠性和安全性 因为系统复位后,许多端口的SFR被设为0Xff必须确保有安全性要求的设备连接至微控制器时是低电平有效的,即相应端口引脚输出为0时启动设备。
4-3 接通灯和直流电动机 当上图中负载为灯或电机时,电路的初始电流非常大,约为稳态电流的10倍,延续数百ms,应选择驱动能力足够大的BJT。让BJT驱动超过额定功率的负载,可能可以可靠工作,但会大大缩短其寿命。
4-4 连接感性负载 ◆感性负载两端电压遵循V=L*dI/dT,当突然切断电流,电压会急剧上升,产生感应冲击,应加上续流二极管吸收感应冲击。
| ◆如果电流在切断后迅速衰减,可用电阻代替(为什么???)
切断时,电阻两端电压Vres=Iturnoff * R 切断负载时,BJT两端的电压Vbjt=Icc * Vres,必须选择合适阻值,以保证 Vbjt不超过允许的限制。
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◆BJT相对IC驱动芯片是高性价比的解决方案;可以与低电压的微控制器兼容;BJT放大系数为100左右,驱动电流被限制在1-2A;开关速度为0.5uS,在一些PWM中可能不够快。
5、IC驱动器 5-1 通用灌(ULN2803)/拉(UDN2585)电流IC驱动器 ●ULN2803:每个开关50V,0.5A(直流),包含了二极管以保护芯片免受“感应冲击”;不需要单独的电源接线,9脚接地,开关速度为1uS。
●UDN2585:源电流驱动器件,每个引脚提供最大120mA的电流,输出电压达25V。 9脚应接大功率电源(最大25V)的正端;用于感性负载,引脚10应该接地;开关速度5uS。
5-2 可靠性和安全性 ●最好在微控制器和IC驱动芯片间使用一片IC缓冲器。
6、MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)驱动器 6-1 背景知识
●电压控制型开关,导通时间与BJT相同,“关断”时间快(50ns),可应用于高开关频率的系统(最高约1MHz)。 ●具有极高的输入阻抗,栅极上基本没有电流,对静电敏感。 ●可驱动大电流负载,达100A。
6-2 微控制器与MOSFET接口 ●MOSFET可以直接用微控制器端口驱动,但一般需要12V+电压,可以使用74F06(输出端最大可达30V,输出电流达100mA)进行电压转换。
| ●IRF540最大可以开关100V,3A(直流)负载,但对于N沟道版本,其具有一个约0.04欧姆的导通电阻,该电阻决定了MOSFET的功率损耗(P=I*I*R) 6-3 其他
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●对于电机控制(H桥),使用MOSFET可减少内部电压的压降,加上MOSFET的低成本和高开关速度,故使用较为普遍。 ●IGBT结合了BJT和MOSFET的优势,具有低的通态电阻和约1uS的开关时间,是个较好的选择。
7、SSR驱动 ●有直流和交流SSR,直流SSR不能控制交流电源,交流SSR不能控制直流电源 ●SSR的典型损坏方式为输出短路,这是非常危险的。 ●交流SSR不能用于开关直流电,因为交流SSR包含过零传感电路,而直流从不过零,所以SSR永远无法接通。 直流SSR基于MOSFET,而MOSFET不能用于开关交流电,所以SSR最多以整流器方式工作一会儿 ,然后就会过热。 六、交流负载驱动 电磁继电器驱动
1-1过零点检测
| 如果在A点开关负载,将会引起最大的干扰,如果在B点开关则可大大减少干扰。因此,为使干扰最小,需要检测出波形的过零点,并在这一点切换负载。但电磁继电器不能与过零检测电路配合使用。 | 1-2切断电感性交流负载 | | | 开关感性交流负载时使用RC冲击吸收电路保护电磁继电器。 |
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