討論在單片機(jī)I/O驅(qū)動(dòng)時(shí)，選三極管和MOS管的區(qū)別

看到標(biāo)題我們會(huì)聯(lián)想兩個(gè)問(wèn)題：

1)單片機(jī)為啥不直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載？

2)為啥在電路圖中我們常見(jiàn)到用IO驅(qū)動(dòng)三極管非直接驅(qū)動(dòng)MOS管？

以上是截圖之前自己電路中的部分圖，主要是表示下晶體管和MOS管。

針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，一般我們從單片機(jī)手冊(cè)上可以得知IO口的電流很小，可以有帶負(fù)載能力，但是驅(qū)動(dòng)能力有限，一般只有10~20mA左右，所以常見(jiàn)的電路中很少用IO口直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

第二個(gè)問(wèn)題，三極管和MOS管的驅(qū)動(dòng)能力，首先我們從這兩種管子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)分析，三極管是電流控制型，三極管基極驅(qū)動(dòng)電壓只要高于Ube(一般0.3V或0.7V)就能導(dǎo)通；而MOS管是電壓控制型，驅(qū)動(dòng)電壓必須要高于閾值電壓(Vgs TH)才能真正的導(dǎo)通，不同的MOS管的閾值電壓不同，一般3~5V左右，飽和驅(qū)動(dòng)電壓可在6~8V。

目前隨著科技的發(fā)展，對(duì)處理器的功耗要求越來(lái)越高，所以處理器的電壓也越來(lái)越低，一般單片機(jī)供電為3.3V，也就是說(shuō)IO口最高驅(qū)動(dòng)電壓是3.3V，直接驅(qū)動(dòng)三極管的話，3.3V≥Ube,直接在基極上串一個(gè)合適的電阻，讓三極管工作在飽和區(qū)就可以了，Ib=(BEEP_Ctrl-0.7v)/R54;下圖中的R55是為了三極管的基極有個(gè)初始狀態(tài)。

驅(qū)動(dòng)MOS管，MOS管的飽和電壓>3.3V，若用3.3V來(lái)驅(qū)動(dòng)的話，很可能MOS管并沒(méi)有導(dǎo)通或是半導(dǎo)通狀態(tài)，在半導(dǎo)通狀態(tài)下，管子的內(nèi)阻很大，驅(qū)動(dòng)小電流負(fù)載可以這么用，但是對(duì)大電流負(fù)載是不行的，內(nèi)阻打，管子的功耗就大，MOS管很容易被燒壞。

一般是選擇IO口直接驅(qū)動(dòng)三極管，再驅(qū)動(dòng)MOS管，以下電路是自己之前的設(shè)計(jì)圖中截取的，具體如下圖：

當(dāng)IO控制腳Valve_Ctrl為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，MOS管柵極被拉低，MOS管的GS電壓>閾值電壓，MOS管導(dǎo)通，Vvalve_DC12V電壓為12V，電磁閥開(kāi)始工作；

當(dāng)IO控制腳Valve_Ctrl為低電平時(shí)，三極管關(guān)斷，MOS管柵極被拉高，MOS管的GS電壓<閾值電壓，MOS管不導(dǎo)通，Vvalve_DC12V電壓為0V，電磁閥不工作；

因?yàn)槿龢O管的帶載能力沒(méi)有MOS管強(qiáng)，所以一般采用以上的電路來(lái)驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載。當(dāng)然也有直接MOS管驅(qū)動(dòng)負(fù)載的，但是MOS的選型就要注意了。例如NMOS管：DMN6140L這個(gè)型號(hào)，參數(shù)如下圖：

這個(gè)管子的閾值電壓是0.5V，那單片機(jī)的IO口電壓3.3V完全可以驅(qū)動(dòng)，如下圖：導(dǎo)通時(shí)電流能到最大1.6A的樣子；

下面我們看下常用的NPN管MMBT3904管子的參數(shù)：

由圖可知NPN管MMBT3904的最大帶載電流約200mA;以上MOS管的驅(qū)動(dòng)能力是三極管的8倍左右，所以對(duì)于大電流負(fù)載，可以選MOS管，但是大多數(shù)方案一般會(huì)選用先IO口驅(qū)動(dòng)三極管，再驅(qū)動(dòng)MOS電路的方式。從成本上考慮，一般MOS管會(huì)被三極管貴一些，在要求不高成本較低的場(chǎng)合，一般會(huì)選用三極管作為開(kāi)關(guān)管。主要還是根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇合適電路方案。

審核編輯 黃宇