微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)分析
以下所述電路用于3V供電的微型直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng),這種電機(jī)有兩根引線,更換兩根引線的極性,電機(jī)換向。該驅(qū)動(dòng)電路要求能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)和停止控制。
電路一
如下圖所示,些電路是作者最初設(shè)計(jì)的電路,P1.3、P2.2和P2.4分別是51單片機(jī)的IO引腳。設(shè)計(jì)的工作原理是:當(dāng)P1.3高電平、P2.2和P2.4都為低電平時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn)。此時(shí),Q1和Q4導(dǎo)通,Q2和Q3截止,電流注向?yàn)椋?VàR1àQ1àMàQ4;當(dāng)P1.3低電平、P2.2和P2.4都為高電平時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn)。此時(shí),Q2和Q3導(dǎo)通,Q1和Q4截止。P2.2為高電平同時(shí)P2.4為低電平時(shí),電路全不通,電機(jī)停止。
圖中電阻:R1=20Ω,R2=R3=R4=510Ω
但實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況去出人意料,即電機(jī)正向和反向都不轉(zhuǎn)。經(jīng)測(cè)量,當(dāng)P1.3高電平,P2.2和P2.4都為低電平時(shí),Q4導(dǎo)通,但Q1不導(dǎo)通,P1.3的電平只有0.67V左右,這樣Q1無法導(dǎo)通。
經(jīng)分析原因如下:51的P1、P2、P3各引腳都是內(nèi)部經(jīng)電阻上拉,對(duì)地接MOSFET管,所謂高電平,是MOSFET截止,引腳上拉電阻拉為高電平。若此內(nèi)部上拉電阻很大,比如20K,則當(dāng)上圖電路接上后,則流過Q1的b極的電流最大為(5-0.7)/20mA=0.22mA,難以動(dòng)Q1導(dǎo)通。所以此電路不通。
總結(jié):51單片機(jī)的引腳上拉能力弱,不足以驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通。
電路二
如下圖所示:這個(gè)電路中四個(gè)三極管都采用PNP型,這樣,導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)是控制引腳輸出低電平,而51的低電平時(shí),是通過MOSFET接地,所以下拉能力極強(qiáng)。
但此電路的Q1和Q3需要分別控制,所需控制引腳較多。如果要用一個(gè)IO腳控制則可以加一個(gè)反相器。但此電路的Q1和Q3需要分別控制,所需控制引腳較多。如果要用一個(gè)IO腳控制則可以加一個(gè)反相器。如圖3所示。圖中標(biāo)有各點(diǎn)實(shí)測(cè)電壓值。
電路三
在電路二中,由于Q2和Q4的發(fā)射極高出基極一個(gè)0.7V,而基極最低為0V,實(shí)際由于CPU引腳內(nèi)部有MOSFET管壓降,所以Q2和Q4的發(fā)射極不會(huì)低于1V,這樣使M兩端的有效電壓范圍減小。
要解決這一問題,則Q2和Q4需換成NPN管。但NPN管的驅(qū)動(dòng)如電路一所示,只靠CPU引腳的上拉是不行了,所以需要另加上拉電阻,如下圖所示。
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