以下所述电路用于3V供电的微型直流电机的驱动,这种电机有两根引线,替换两根引线的极性,电机换向。该驱动电路要求能进行正回转和中止操控。
电路一
如下图所示,些电路是作者开始规划的电路,P1.3、P2.2和P2.4别离是51单片机的IO引脚。规划的作业原理是:当P1.3高电平、P2.2和P2.4都为低电平时,电机正转。此刻,Q1和Q4导通,Q2和Q3截止,电流注向为+5VàR1àQ1àMàQ4;当P1.3低电平、P2.2和P2.4都为高电平时,电机回转。此刻,Q2和Q3导通,Q1和Q4截止。P2.2为高电平一起P2.4为低电平时,电路全不通,电机中止。
图中电阻:R1=20Ω,R2=R3=R4=510Ω
但实践试验状况去出其不意,即电机正向和反向都不转。经丈量,当P1.3高电平,P2.2和P2.4都为低电平时,Q4导通,但Q1不导通,P1.3的电平只要0.67V左右,这样Q1无法导通。
经剖析原因如下:51的P1、P2、P3各引脚都是内部经电阻上拉,对地接MOSFET管,所谓高电平,是MOSFET截止,引脚上拉电阻拉为高电平。若此内部上拉电阻很大,比方20K,则当上图电路接上后,则流过Q1的b极的电流最大为(5-0.7)/20mA=0.22mA,难以动Q1导通。所以此电路不通。
总结:51单片机的引脚上拉才能弱,不足以驱动三极管导通。
电路二
如下图所示:这个电路中四个三极管都选用PNP型,这样,导通的驱动是操控引脚输出低电平,而51的低电平时,是经过MOSFET接地,所以下拉才能极强。
但此电路的Q1和Q3需求别离操控,所需操控引脚较多。假如要用一个IO脚操控则能够加一个反相器。但此电路的Q1和Q3需求别离操控,所需操控引脚较多。假如要用一个IO脚操控则能够加一个反相器。如图3所示。图中标有各点实测电压值。
在电路二中,由于Q2和Q4的发射极高出基极一个0.7V,而基极最低为0V,实践由于CPU引脚内部有MOSFET管压降,所以Q2和Q4的发射极不会低于1V,这样使M两头的有用电压规模减小。
要处理这一问题,则Q2和Q4需换成NPN管。但NPN管的驱动如电路一所示,只靠CPU引脚的上拉是不行了,所以需求另加上拉电阻,如下图所示。
上图中,与电路一不同的是两只NPN管移到了下方,PNP在上方,这样,Q1和Q3的集电极的电位最低可到达一个管压降(0.3V)。这样增加了M的压降规模。
但为了确保对NPN管的满足的驱动,P1.3和P2.2有必要加上拉电阻,如图所示。图中,R2、R5、R6都不行少。所以这种电路的元件用量比较大。
还有,R5应该比R6大几倍,比方10倍,这样,当Q1导通时,P1.3处的电压能够分得较大,不致于使Q2导通。假如R5太小或为0,则当Q1导通时,由于P1.3处的压降只要0.7V左右,将使Q2也导通。
经过试验,R2、R6、R3、R4可取510Ω,R5取5.1kΩ。这种值下遍地的电压如下(R1为20欧):
U1:4.04 U2:2.99 U3:3.87 U4:4.00 U5:0.06 U7:0.79
电路四
这个电路由电路一改造而来,如下图5,图中标有各点实测电压值:
此图中基极的限流电阻都去掉了,由于作者规划的电路对元件要求要少。从电路上剖析,不要没什么联系,有R1起着总的限流效果,并且引脚内部有上拉电阻,这样确保电路不会经过太大的电流。
这个电路能够使电机运转。
但在R2的挑选上,比较考究,由于R2的上拉效果不但对Q1有影响,并且对Q2的导通也有影响。假如R2选的过小,则尽管对Q1的导通有利,但对Q2的导通却起到抵抗效果,由于R2越小,上拉效果越强,Q2的导通是要P1.3电位越低越好,所以这是对立的。也就是说,Q1的导通条件和Q2的导通条件是对立的。
经试验,R2取5.1k欧比较适宜。由此可见,这个电路尽管很省元件和CPU引脚,但驱动才能有个最大限,即Q1和Q2的驱动彼此限制下,只能取个二者都差不多的折中计划。不然假如一个扩大倍数大,则另一个则会变小。
总结:以上电路各有利蔽,要视应用场而选用。