单片机光耦继电器驱动电路.docx
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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
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,180Ω。
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。
1
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。
2
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
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
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。
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β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2KΩ。
电阻R2
使晶体管T1可靠截止,阻值为5.1KΩ。
二极管D1反向续流,抑制浪涌,一般选
1N4148即可
5.继电器驱动
5.1晶体管驱动:
5.2集成电路ULN2003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。
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3
用光耦驱动继电器