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1、单片机光耦继电器驱动电路单片机光耦继电器驱动电路 大部分电路转载于网络大部分电路转载于网络 用PNP管驱动继电器电路分析与验证 元件参数三极管 9012 继电器 DC12V 66 7mA 180 电路一 不好 用PNP管驱动继电器电路分析与验证 元件参数三极管 9012 继电器 DC12V 66 7mA 180 电路一 不好 有不少的设计采用这样的电路来驱动继电器 虽然同样能工作 但实际上这样做是不 合理的 经过细致分析后会发现Q1根本就不能完全饱合的 估且我们不算R1的阻值为多大 假设我们现在使Q1基极电流最大 取R1 0 当控制信号电 压为0时 Q1eb极的电压为0 7V 同样ec极电压也
2、为0 7V 而9012的管子在完全饱合的情况下 ec极电压应为0 2V 很显然该管工作在非完全饱合状态 继电器上最大限度也只能获得 11 3V的电压 要想管子完全饱合 基极电流要足够大 那么基极需要电压为 0 7V以下 有不少的设计采用这样的电路来驱动继电器 虽然同样能工作 但实际上这样做是不 合理的 经过细致分析后会发现Q1根本就不能完全饱合的 估且我们不算R1的阻值为多大 假设我们现在使Q1基极电流最大 取R1 0 当控制信号电 压为0时 Q1eb极的电压为0 7V 同样ec极电压也为0 7V 而9012的管子在完全饱合的情况下 ec极电压应为0 2V 很显然该管工作在非完全饱合状态 继电
3、器上最大限度也只能获得 11 3V的电压 要想管子完全饱合 基极电流要足够大 那么基极需要电压为 0 7V以下 1 2 电路二 好电路二 好 再来看看该电路 当控制端电压为0时 Q1基极电压为 12 0 7 11 3V 改变R1的大小便可改变基极电流 当基极电流足够大时 三极管饱合 为了验证以上的分析 我们搭了一个电路 R1取 4 7K 此时基极电流为2 4ma 测得Q1ec电压为0 2V 继电器两端电压为11 8V 注意 R1 的取值不能太小 要保证基极电流在安全范围 也不能太大 要保证三极管能完全饱 合 这个可以通过电压和电阻算出来 第一种电路能工作 那是因为继电器有较宽的电 压范围 有时
4、它欠电压也能勉强工作 但状况是不稳定的 因此我们在设计时不建议采 用这种方式 正确的电路应该是电路二 正确的连接方式 大小合适的基极电阻才能保 证设计的合理和稳定性 最后注明一下 本次实验采用的12V继电器 因此该电路的控 制极不能直接用单片机IO口驱动 否则会关不断 若选用5V继电器则可以 原理同上一 样 再来看看该电路 当控制端电压为0时 Q1基极电压为 12 0 7 11 3V 改变R1的大小便可改变基极电流 当基极电流足够大时 三极管饱合 为了验证以上的分析 我们搭了一个电路 R1取 4 7K 此时基极电流为2 4ma 测得Q1ec电压为0 2V 继电器两端电压为11 8V 注意 R1
5、 的取值不能太小 要保证基极电流在安全范围 也不能太大 要保证三极管能完全饱 合 这个可以通过电压和电阻算出来 第一种电路能工作 那是因为继电器有较宽的电 压范围 有时它欠电压也能勉强工作 但状况是不稳定的 因此我们在设计时不建议采 用这种方式 正确的电路应该是电路二 正确的连接方式 大小合适的基极电阻才能保 证设计的合理和稳定性 最后注明一下 本次实验采用的12V继电器 因此该电路的控 制极不能直接用单片机IO口驱动 否则会关不断 若选用5V继电器则可以 原理同上一 样 24V继电器的驱动电路24V继电器的驱动电路 说明 VCC是5V 继电器串联RC电路 这种形式主要应用于继电器的额定工作电
6、压低于电源电压的电路中 当电路闭合 时 继电器线圈由于自感现象会产生电动势阻碍线圈中电流的增大 从而延长了吸合时 间 串联上RC电路后则可以缩短吸合时间 原理是电路闭合的瞬间 电容C两端电压不 能突变可视为短路 这样就将比继电器线圈额定工作电压高的电源电压加到线圈上 从 而加快了线圈中电流增大的速度 使继电器迅速吸合 电源稳定之后电容C不起作用 电阻R起限流作用 基极和发射极的电阻的作用是 在没有正向偏置电压的情况下 保证基极的电压为 零 防止三极管的受外部的干扰而误导通 其实就是为了保证可靠性 具体的阻值的 大小倒不绝对 10K 100K都可以的 只是起到下拉的作用 电流非常很小的 此继电
7、器驱动电路已经验证通过 开和关状态良好 实际应用中最好把5V 24V两组直流电源 的地分开 再配合光藕实现真正的隔离效果 但由于项目要求 继电器的切换速度跟 不上 已经取消次此切换方案 此驱动大家可以参考下用在实际的设计中 说明 VCC是5V 继电器串联RC电路 这种形式主要应用于继电器的额定工作电压低于电源电压的电路中 当电路闭合 时 继电器线圈由于自感现象会产生电动势阻碍线圈中电流的增大 从而延长了吸合时 间 串联上RC电路后则可以缩短吸合时间 原理是电路闭合的瞬间 电容C两端电压不 能突变可视为短路 这样就将比继电器线圈额定工作电压高的电源电压加到线圈上 从 而加快了线圈中电流增大的速度
8、 使继电器迅速吸合 电源稳定之后电容C不起作用 电阻R起限流作用 基极和发射极的电阻的作用是 在没有正向偏置电压的情况下 保证基极的电压为 零 防止三极管的受外部的干扰而误导通 其实就是为了保证可靠性 具体的阻值的 大小倒不绝对 10K 100K都可以的 只是起到下拉的作用 电流非常很小的 此继电 器驱动电路已经验证通过 开和关状态良好 实际应用中最好把5V 24V两组直流电源 的地分开 再配合光藕实现真正的隔离效果 但由于项目要求 继电器的切换速度跟 不上 已经取消次此切换方案 此驱动大家可以参考下用在实际的设计中 继电器的正确使用继电器的正确使用 1 继电器额定工作电压的选择 继电器额定工
9、作电压是继电器最主要的一项技术参数 在使用继电器时 应该首先考 虑所在电路 即继电器线圈所在的电路 的工作电压 继电器的额定工作电压应等于所 在电路的工作电压 一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0 86 注意所在 电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压 否则继电器线圈容易烧毁 另 外 有些集成电路 例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的 而有些集成电 路 例如COMS电路输出电流小 需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器 这就 应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流 1 继电器额定工作电压的选择 继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数 在使用继电器时 应该
10、首先考 虑所在电路 即继电器线圈所在的电路 的工作电压 继电器的额定工作电压应等于所 在电路的工作电压 一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0 86 注意所在 电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压 否则继电器线圈容易烧毁 另 外 有些集成电路 例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的 而有些集成电 路 例如COMS电路输出电流小 需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器 这就 应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流 2 触点负载的选择 触点负载是指触点的承受能力 继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流 所以在使用继电器时 应考虑加在 触点上的电压和通过触点的电流不
11、能超过该继电器的触点负载能 力 例如 有一继电器的触点负载为28V DC 10A 表明该继电器触点只能工作在直 流电压为28V的电路上 触点电流为10A 超过28V或10A 会影响继电器正常使用 甚 至烧毁触点 3 继电器线圈电源的选择 这是指继电器线圈使用的是直流电 DC 还是交流电 AC 通常 初学者在进行电子制 作活动中 都是采用电子线路 而电子线路往往采用直流电源供电 所以必须是采用 线圈是直流电压的继电器 2 触点负载的选择 触点负载是指触点的承受能力 继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流 所以在使用继电器时 应考虑加在 触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能
12、 力 例如 有一继电器的触点负载为28V DC 10A 表明该继电器触点只能工作在直 流电压为28V的电路上 触点电流为10A 超过28V或10A 会影响继电器正常使用 甚 至烧毁触点 3 继电器线圈电源的选择 这是指继电器线圈使用的是直流电 DC 还是交流电 AC 通常 初学者在进行电子制 作活动中 都是采用电子线路 而电子线路往往采用直流电源供电 所以必须是采用 线圈是直流电压的继电器 4 晶体管驱动电路 当晶体管用来驱动继电器时 必须将晶体管的发射极接地 具体电路如下 4 晶体管驱动电路 当晶体管用来驱动继电器时 必须将晶体管的发射极接地 具体电路如下 4 1工作原理简介 NPN晶体管驱
13、动时 当晶体管T1基极被输入高电平时 晶体管饱和导通 集电极变 为低电平 因此继电器线圈通电 触点RL1吸合 当晶体管T1基极被输入低电平时 晶体管截止 继电器线圈断电 触点RL1断开 4 1电路中各元器件的作用 晶体管T1可视为控制开关 一般选取VCBO VCEO 24V 放大倍数 一般选择在 120 240之间 电阻R1主要起限流作用 降低晶体管T1功耗 阻值为2K 电阻R2 使晶体管T1可靠截止 阻值为5 1K 二极管D1反向续流 抑制浪涌 一般选 1N4148即可 4 1工作原理简介 NPN晶体管驱动时 当晶体管T1基极被输入高电平时 晶体管饱和导通 集电极变 为低电平 因此继电器线圈
14、通电 触点RL1吸合 当晶体管T1基极被输入低电平时 晶体管截止 继电器线圈断电 触点RL1断开 4 1电路中各元器件的作用 晶体管T1可视为控制开关 一般选取VCBO VCEO 24V 放大倍数 一般选择在 120 240之间 电阻R1主要起限流作用 降低晶体管T1功耗 阻值为2K 电阻R2 使晶体管T1可靠截止 阻值为5 1K 二极管D1反向续流 抑制浪涌 一般选 1N4148即可 5 继电器驱动5 继电器驱动 5 1晶体管驱动 5 1晶体管驱动 5 2集成电路ULN2003驱动 5 2集成电路ULN2003驱动 5 3光耦驱动 5 3光耦驱动 实验1 进行晶体管驱动 T1选择三极管9013或8050 如下图连接 VCC根据继电器供电电压定 比如5V继电器 就用5V供电 把图中的频率20hz改为1hz 可以防止继电器动作太频繁 实验1 进行晶体管驱动 T1选择三极管9013或8050 如下图连接 VCC根据继电器供电电压定 比如5V继电器 就用5V供电 把图中的频率20hz改为1hz 可以防止继电器动作太频繁 现象 可以听到继电器动作声音 现象 可以听到继电器动作声音 实验2 利用PNP管9012按如下两图连接 看是否能驱动得了继电器 实验2 利用PNP管9012按如下两图连接 看是否能驱动得了继电器 实验3 用光耦驱动继电器 实验3 用光耦驱动继电器
