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(wú)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(guò)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(guò)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(wèn)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。