一“腳”定江山,三極管如何在實際應用中控制電流

科技 舒曉 2017-04-19

寫在閱讀之前的話:前一篇介紹關於三極管的應用原理,屬於純粹的理論,而在實際應用中,三極管又是如何運作的?這也是我們下面要寫的,講了許多理論性的東西,雖然通俗易懂,但是對於實際操作起來,很多初學者還是無從下手。

基礎只是作為概念的一個理解思路,雖然通俗易懂,卻並不表示實踐中的實際操作。三極管基極的一些控制方法很多人應該熟悉,在電壓之間的轉換控制也是三極管的控制方式之一。

一“腳”定江山,三極管如何在實際應用中控制電流

三極管的控制工作電路原理圖

如上圖,假設單片機IO接口為5V電壓,那麼當該單片機接通12V電壓後,單片機肯定會被燒壞。此時我們增加一個三極管,三極管的電壓需高於IO口電壓(>5V)。那麼就可以用5V的IO口子來控制12V的電路。當IO口的輸出高電平在5V時,那麼三極管則導通,此時OUT輸出的電平為0V。而當IO口輸入的電平過低時,三極管則不導通,此時OUT會因為電阻R2的作用而輸出12V的高電平。這就是三極管低電壓控制高電壓工作原理

一“腳”定江山,三極管如何在實際應用中控制電流

兩個不同方式控制LED燈電路圖

上圖為兩個LED燈的控制對比。此時(上圖)如果IO口進入電壓為高電平,則LED燈熄滅;而IO口如果輸出的是低電平,那麼LED燈亮起。而下圖,按正常邏輯,IO口與上圖對比,輸出高電平時,則會有電流流通,那麼此時的LED燈應該是亮起,但是,實際操作並非如此。

此時應該把單片機的特性考慮進去,單片機作為一個控制元器件,雖然具有槓桿一樣,能夠依靠一個支點而撐起整個電路,但是並沒有足夠的力量去承受。雖然IO輸出高電平,只是通過的電流是有限的,正常情況下,一個普通IO口輸出的高電平只有幾十到幾百的uA電流,根本無法達到1mA。而LED燈點亮需要的電流卻要高於流入的電流。

如果想要利用高電平來讓LED燈亮起,則需要通過三極管進行放大處理。

一“腳”定江山,三極管如何在實際應用中控制電流

接通三極管後的IO高電平點亮LED燈電路圖

如上圖所示,此時的IO口依然是高電平輸出,接通的三極管導通後,電流被放大,C級電流能夠被放大到1mA以上,那麼LED燈即可在高電平下被點亮。

也許有初學者會問:既然低電平輸出IO口就可以點亮LED燈,那麼,是不是單片機的IO口只要作為低電平,輸入的電流就可以大一點?首先,單片機的IO口是有電流承受能力的,前面也講到它是沒有足夠的支撐力量的,而承受力受板子型號影響,不同的板子承受力不一樣,正常單片機的工作電流不要超過50mA,注意,這是指整個單片機,而單個IO口的電流最好不要超過6mA


PS:一開始想用實踐的方法講這一部分內容,發現到最後又偏理論去了...不過相信應該還是挺好理解的,有一點需要注意,即時承受力比較強的單片機,單個IO口可能承受力在6mA以上,甚至高達20mA,但是整體的輸出電流還是受單片總電流影響(<50mA)。有一部分後續較為詳細的解析會在下期做分析,有興趣的可以留意下。

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