如何提高單片機(jī)IO口驅(qū)動(dòng)能力？詳解-KIA MOS管

單片機(jī)的IO口可以輸出三種狀態(tài)：高電平、低電平、高阻。一般不同封裝和顏色的驅(qū)動(dòng)電壓和電流都有些許差異，具體要參照使用LED的規(guī)格書。這里演示為2V/20mA就可額定工作條件的LED。

那么利用IO口的低電平狀態(tài)可以設(shè)計(jì)如圖方式1的驅(qū)動(dòng)LED方法（這個(gè)也是不用三極管情況下常用的方式），利用IO口的高電平狀態(tài)可以設(shè)計(jì)如圖方式2的驅(qū)動(dòng)LED方式。

單片機(jī) IO口驅(qū)動(dòng)

那么實(shí)際搭好電路和載入驅(qū)動(dòng)程序后，方式1可以完美運(yùn)行，但是方式2的燈卻不能亮。為什么呢?這就要引入灌電流和拉電流的概念來解釋了。

1、灌電流：圖中第（1）個(gè)連接方式中，單片機(jī)輸出低電平時(shí)，電流方向由外部進(jìn)入單片機(jī)，稱為灌電流，電流由外部電源提供。

2、拉電流：圖中第（2）個(gè)連接方式中，單片機(jī)輸出高電平時(shí)，電流方向由單片機(jī)輸出到外部，稱為拉電流，電流由單片機(jī)提供，可理解為“外部元件從單片機(jī)取電”。

如果你查看單片機(jī)的規(guī)格書，你會(huì)發(fā)現(xiàn)IO口允許外部灌入電流可以達(dá)到幾十mA，但是對(duì)所有IO口合計(jì)的總灌入電流是有限制的，所以你需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)幾個(gè)LED亮，可能是行不通的。

而再來看單片機(jī)的拉電流是uA級(jí)別的，根本無法驅(qū)動(dòng)外部LED。那么為什么高電平狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)能力這么弱呢？原因是IO口內(nèi)部集成了較大的上拉電阻，而到GND是有一個(gè)開關(guān)管（阻抗非常低、可以忽略）控制的。

單片機(jī) IO口驅(qū)動(dòng)

上面僅僅講述了單片機(jī)IO口的情況，那么舉一反三，很多IC的GPIO口都會(huì)有灌入電流和拉電流的限制，所以在使用的時(shí)候要注意這個(gè)電流的限制。

可以知道使用方式1驅(qū)動(dòng)LED對(duì)LED數(shù)量是有限制的。另外如果LED發(fā)生損壞短路，也會(huì)有電流直接流入IO口，可能造成單片機(jī)損壞。就有人引入了三極管來解決這些問題，IO口只負(fù)責(zé)控制三極管通斷即可。

應(yīng)盡可能選三極管飽和后Vce壓降小的。這里飽和后Vce=0.1V。LED 2V/20mA驅(qū)動(dòng)，那么三極管Ic=20mA。限流電阻R1=（5-2-0.1）V/20mA=145Ω，145不是標(biāo)稱值，那么實(shí)際選擇150Ω的電阻，實(shí)際Ic=（5-2-0.1）V/20mA=19mA。

單片機(jī) IO口驅(qū)動(dòng)