第13章 功率接口设计 3 1
1 第13章 功率接口设计
第13章功率接口设计 13.1单片机与外围集成数字驱动电路的接口 13.2单片机与光电耦合器的接口 13.2.1.晶体管输出型光电耦合器驱动接口 13.2.2.晶闸管输出型光电耦合器驱动接口 13.3单片机与继电器的接口 13.3.1单片机与直流电磁式继电器功率接口 13.3.2单片机与交流电磁式接触器的接口 13.4单片机与晶闸管的接口 13.4.1单向晶闸管 13.4.2双向晶闸管 13.4.3光耦合双向可控硅驱动器 2
2 第13章 功率接口设计 13.1 单片机与外围集成数字驱动电路的接口 13.2 单片机与光电耦合器的接口 13.2.1. 晶体管输出型光电耦合器驱动接口 13.2.2. 晶闸管输出型光电耦合器驱动接口 13.3 单片机与继电器的接口 13.3.1 单片机与直流电磁式继电器功率接口 13.3.2 单片机与交流电磁式接触器的接口 13.4 单片机与晶闸管的接口 13.4.1 单向晶闸管 13.4.2 双向晶闸管 13.4.3 光耦合双向可控硅驱动器
13.5单片机与集成功率电子开关输出接口 13.5.1集成功率电子开关TWH8751简介 13.5.2集成功率电子开关WH8751的典型应用 13.6单片机与固态继电器的接口 13.6.1固态继电器的特性与分类 13.6.2固态继电器的应用 13.7低压开关量信号输出技术 3
3 13.5 单片机与集成功率电子开关输出接口 13.5.1 集成功率电子开关TWH8751简介 13.5.2 集成功率电子开关TWH8751的典型应用 13.6 单片机与固态继电器的接口 13.6.1 固态继电器的特性与分类 13.6.2 固态继电器的应用 13.7 低压开关量信号输出技术
内容概要 在应用系统设计中，有时需用单片机控制各种各样的高压、 大电流负载，如电动机、电磁铁、继电器、灯泡等，显然不能 直接用单片机的O线来驱动，单片机必须通过各种驱动电路和 开关电路来驱动。此外，为了使单片机与强电隔离和抗干扰， 有时需加接光电耦合器。我们称上述各类接口为单片机的功率 接口。本章将介绍单片机功率接口用到的各种器件以及功率接 口设计。 4
4 内容概要 在应用系统设计中，有时需用单片机控制各种各样的高压、 大电流负载，如电动机、电磁铁、继电器、灯泡等，显然不能 直接用单片机的I/O线来驱动，单片机必须通过各种驱动电路和 开关电路来驱动。此外，为了使单片机与强电隔离和抗干扰， 有时需加接光电耦合器。我们称上述各类接口为单片机的功率 接口。本章将介绍单片机功率接口用到的各种器件以及功率接 口设计
13.1 单片机与外围集成数字驱动电路的接口 在工业生产现场，有不少被控对象是电磁继电器、电磁开关 或可控硅、固态继电器和功率电子开关，其控制信号都是开 关电平量。由于AT89S52片内的VO口驱动能力有限，需要 经过外围集成数字驱动电路来驱动。 表13-1给出了常用的外围集成数字驱动电路的参数。这些驱 动电路只要加接合适的限流电阻和偏置电阻，即可直接由 TTL、MOS以及CMOS电路来驱动。当它们用于驱动感性负 5
5 13.1 单片机与外围集成数字驱动电路的接口 在工业生产现场，有不少被控对象是电磁继电器、电磁开关 或可控硅、固态继电器和功率电子开关，其控制信号都是开 关电平量。由于AT89S52片内的I/O口驱动能力有限，需要 经过外围集成数字驱动电路来驱动。 表13-1给出了常用的外围集成数字驱动电路的参数。这些驱 动电路只要加接合适的限流电阻和偏置电阻，即可直接由 TTL、MOS以及CMOS电路来驱动。当它们用于驱动感性负
表13-1 常用集成驱动器芯片性能参数表 最大工 最大输 驱动 典型延迟 与 与非 或 或非 作电压 出电流 器的 时l间(ns) (T) (mA) 数目 SN75431 SN75432 SN75433 SN75434 15 300 2 15 有 SN75451B SN75452B SN75453B SN75454B 20 300 21 逻 SN75461 SN75462 SN75463 SN75464 30 300 2 33 辑 SN75401 SN75402 SN75403 SN75404 30 500 2 33 SN75437 35 700 4 300 的 SN75446 SN75447 SN75448 SN75449 50 350 2 300 SN75471 SN75472 SN75473 SN75474 55 300 2 30w100 动 SN75476 SN75477 SN75478 SN75479 55 300 2 30w100 器 SN75411 SN75412 SN75413 SN75414 55 500 2 30w100 SN75416 SN75417 SN75418 SN75419 55 500 2 30w100 SN75064, SN75066, SN75068 35 1500 500 无 LN2064, SN75074, LN2068 35 1500 500 逻 LN2074,LN2066,LN2841, LN2845 35 1500 500 辑 LN2001,LN2002A,LN2003A, ULN2004A 40 350 1000 门 MC1411,C1412,C1413,C1416 50 500 1000 驱 SN75065,SN75067, SN75069 50 1500 4 500 LN2065,SN75075,LN2069 50 1500 4 500 器 LN2075,LN2067 50 1500 4 500 6
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载时，必须加接限流电阻或箝位二极管。此外，有些驱动器 内部还设有逻辑门电路，可以完成与、与非、或以及或非 的逻辑功能。下面举例说明外围集成数字驱动电路的应用。 【例13-1】慢开启的白炽灯驱动电路 图13-1为慢开启白炽灯驱动电路，白炽灯的延时开启时间长 短取决于时间常数RC。此电路能直接驱动工作电压小于 30V、额定电流小于500mA的任何灯泡。注意：在设计此 电路的印刷电路板时，驱动器要加装散热板，以便散热。 SN75401芯片性能参数见表13-1。 7
7 载时，必须加接限流电阻或箝位二极管。此外，有些驱动器 内部还设有逻辑门电路，可以完成与、与非、或以及或非 的逻辑功能。下面举例说明外围集成数字驱动电路的应用。 【例13-1】慢开启的白炽灯驱动电路 图13-1为慢开启白炽灯驱动电路，白炽灯的延时开启时间长 短取决于时间常数RC。此电路能直接驱动工作电压小于 30V、额定电流小于500mA的任何灯泡。注意：在设计此 电路的印刷电路板时，驱动器要加装散热板，以便散热。 SN75401芯片性能参数见表13-1
+30V SN75401 182 P1.0o & 白炽灯 3002 2 开启 9 关闭 & 8 500F=C 13 图13-1 慢开启白炽灯驱动电路 8
8 图13-1 慢开启白炽灯驱动电路
【例13-2】大功率音频振荡器 图13-2给出的电路能直接驱动一个大功率的扬声器，可用 于报警系统，改变电路中的电阻或电容的值便能改变电路的 振荡频率。电路中的两个齐纳二极管N751A用于输入端的保 护。SN75447芯片性能参数请见表13-1。 【例13-3】驱动大电流负载 单片机驱动大电流负的电路如图13-3所示。U儿N2068芯片 具有四个大电流达林顿开关，能驱动电流高达1.5A的负载。 由于U儿N2068在25℃时功耗达2075mW,因而使用时一定要 加散热板。U儿N2068芯片性能参数请见表13-1。 9
9 【例13-2】大功率音频振荡器 图13-2给出的电路能直接驱动一个大功率的扬声器，可用 于报警系统，改变电路中的电阻或电容的值便能改变电路的 振荡频率。电路中的两个齐纳二极管IN751A用于输入端的保 护。SN75447芯片性能参数请见表13-1。 【例13-3】驱动大电流负载 单片机驱动大电流负的电路如图13-3所示。ULN2068芯片 具有四个大电流达林顿开关，能驱动电流高达1.5A的负载。 由于ULN2068在25℃时功耗达2075mW，因而使用时一定要 加散热板。ULN2068芯片性能参数请见表13-1。 9
+12Vo o+5V 100k2 0 发声 2k2 停止 SN75447 扬声器 0 & 6 P1.0 7 1 & 3 0.1F 7本中o 本 图13-2 大功率音频振荡器 10
10 图13-2 大功率音频振荡器