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二、三極管新聞
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三極管驅動繼電器

繼電器線圈需要流過較大的電流(約50mA)才能使繼電器吸合,一般的集成電路不能提供這樣大的電流,因此必須進行擴流,即驅動。

    圖1.21所示為用NPN型三極管驅動繼電器的電路圖,圖中陰影部分為繼電器電路,繼電器線圈作為集電極負載而接到集電極和正電源之間。當輸入為0V時,三極管截止,繼電器線圈無電流流過,則繼電器釋放(OFF);相反,當輸入為+VCC時,三極管飽和,繼電器線圈有相當的電流流過,則繼電器吸合(ON)。


圖1.21 用NPN三極管驅動繼電器電路圖


續流二極管的作用 當輸入電壓由變+VCC為0V時,三極管由飽和變為截止,這樣繼電器電感線圈中的電流突然失去了流通通路,若無續流二極管D將在線圈兩端產生較大的反向電動勢,極性為下正上負,電壓值可達一百多伏,這個電壓加上電源電壓作用在三極管的集電極上足以損壞三極管。故續流二極管D的作用是將這個反向電動勢通過圖中箭頭所指方向放電,使三極管集電極對地的電壓最高不超過+VCC+0.7V。


  圖1.21中電阻R1和R2的取值必須使當輸入為+VCC時的三極管可靠地飽和,即有βIb>Ies

在圖1.21中假設Vcc = 5V,Ies=50mA,β=100,則有Ib>0.5mA

而Ib=(Vcc-Vbe)/R1-Vbe/R2

若取R2=4.7K,則R1<6.63K,為了使三極管有一定的飽和深度和兼顧三極管電流放大倍數的離散性,一般取R1=3.6K左右即可。

若取R1=3.6K,當集成電路控制端為+VCC時,應能至少提供1.2mA的驅動電流(流過R1的電流)給本驅動電路,而許多集成電路(例如標準8051單片機)輸出的高電平不能達到這個要求,但它的低電平驅動能力則比較強(例如標準8051單片機I/O口輸出低電平能提供20mA的驅動電流(這里說的是漏電流)),則應該用如圖1.22所示的電路來驅動繼電器。


   圖1.22用PNP三極管驅動繼電器電路圖

R2起到上拉作用


與圖1.21比較NPN三極管變為PNP三極管,電流方向、電壓極性和繼電器邏輯都應有所變化。當輸入為0V時,三極管飽和,從而使繼電器線圈有相當的電流流過,繼電器吸合;相反,當輸入為+VCC時,三極管截止,繼電器釋放。

 

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