单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

时间:2023-05-30作者:佚名

1、 输入电路设计

单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

图1 开关信号输入

一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中,以工程经验来看,开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多,如图1如示。当按下开关S1时,发出的指令信号为低电平,而平时不按下开关S1时,输出到单片机上的电平则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。

若考虑到由于TTL电平电压较低,在长线传输中容易受到外界干扰,可以将输入信号提高到 24 V,在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力,而且使开关的触点接触良好,运行可靠,如图2所示。其中,D1为保护二极管,反向电压≥50 V。

单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

图2 提高输入信号电平

单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

图3 输入端保护电路

为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚,可以在输入端增加防脉冲的二极管,形成电阻双向保护电路,如图3所示。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V,反向击穿电压UBR≈30 V,无论输入端出现何种极性的破坏电压,保护电路都能把该电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即:VI~VCC出现正脉冲时,D1正向导通;VI~VCC出现负脉冲时,D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时,D3反向击穿;VI与地之间出现负脉冲时,D3正向导通,二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5~2.5 kΩ,与输入电容C构成积分电路,对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于τ,则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长,则D1导通,电流在RS上形成一定的压降,从而减小输入电压值。

此外,一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示,R为输入限流电阻,使光耦中的发光二极管电流限制在10~20 mA。输入端靠光信号耦合,在电气上做到了完全隔离。同时,发光二极管的正向阻抗值较低,而外界干扰源的内阻一般较高,根据分压原理,干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小,不会产生地线干扰或其他串扰,增强了电路的抗干扰能力。

单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

图4 输入端光耦隔离

在满足功能的前提下,提高单片机输入端可靠性最简单的方案是:在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲,或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。

2、 输出电路设计

单片机输出端口受驱动能力的限制,一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别,但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。

2.1 直接耦合

在采用直接耦合的输出电路中,要避免出现图5所示的电路。

单片机I/O的常用驱动与隔离电路设计

图5 错误的输出电路

相关阅读

变频器控制电机接线方法

很多电工新手接变频器,一不留神就踩坑,轻则变频器报错,重则直接炸模块、冒烟起火——其实不是接线多难,而是没摸清核心要点,尤其容易搞反进线和出线! 今天就给大家通俗...
2026-04-16
变频器控制电机接线方法

老式铜排扭弯麻花工艺,为什么在配电箱配电柜一次铜排制作中被淘汰?

制作配电箱配电柜的一次铜排淘汰“扭弯麻花”工艺,主要是因为这个工艺在生产和运行等方面存在明显不足,已不能满足新时代高低压开关柜的标准要求。有以下几个原因: 1...
2026-06-22

电厂发生蓄电池着火事故,切勿慌张,我厂事故预想来帮您

1. 值长职责: 2. 现场值班员职责: 3. 处理事故的依次侧重点: 4. 汇报原则: (2)值长接到报告但未发现异常信号,不能明确判断是否着火的,应立即安排值班员到现场进行确认,并...
2023-06-13
电厂发生蓄电池着火事故,切勿慌张,我厂事故预想来帮您

电气主接线识图——双母线接线有哪几种?各有什么优缺点?

对一个电厂而言,电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,...
2023-07-05
电气主接线识图——双母线接线有哪几种?各有什么优缺点?

解决变频器过载与过电流问题的全面策略

在工业自动化领域,变频器作为驱动电机的重要设备,其稳定性和可靠性直接关系到生产线的顺畅运行。然而,变频器在使用过程中常常会遇到过载或过电流的问题,这不仅会影响设备的正常...
2024-08-12
解决变频器过载与过电流问题的全面策略

热销商品

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
¥ 0.4

大功率一转二转换器插头电源延长线插座一分二电视插排家用接线板

大功率一转二转换器插头电源延长线插座一分二电视插排家用接线板,是一款非常实用的家用电器。它可以将一个电源插座分成两个,方便用户同时使用多个电器。这款接线板...
¥ 16.68

正泰官方旗舰店开关插座家用暗装墙壁一开五孔面板多孔X1奶油6C白

正泰官方旗舰店推出的这款一开五孔面板,是您家庭装修的理想选择。产品采用奶油6C白色彩,简约大方,能够完美融入各种家居风格。开关功能灵敏可靠,插座孔位设计合理,满足...
¥ 5.3

U型耐高温包边条玻璃不锈钢边缘防划伤密封条铁板钣金防护防撞条

U型耐高温包边条是一款专为玻璃、不锈钢、铁板及钣金边缘设计的防护密封条,采用优质硅胶或耐高温橡胶材质,具备优异的耐高温、抗老化、防划伤和防撞性能。其U型结构...
¥ 3

黑色硅胶垫片圆形防水密封圈螺丝平垫耐高温减震缓冲四分平垫定制

黑色硅胶垫片圆形防水密封圈,专为四分螺丝配套设计,采用优质耐高温硅胶材料制成,具备优异的防水、密封、减震与缓冲性能。其圆形平垫结构紧密贴合连接面,有效防止液体...
¥ 1.7

网站栏目