Stm32的GPIO驱动继电器

背景

最近接到第一个任务，用stm32f107做另一个控制器的测试板，意思就是，使用stm32为目标控制器提供输入信号，同时接收目标控制器的输出信号。其中数字量输入就是利用stm32驱动一个继电器来实现的

1、放大：基极电压大于发射极电压，集电极电压大于基极电压；（发射结正偏，集电结反偏）

2、饱和（开关）：基极电压大于发射极电压，集电极电压小于等于基极电压

JQC-3FF/005-1ZS(551)继电器的基本参数如下

额定电压：5V，额定功率：360mW，线圈电阻：70Ω

由此可以计算额定电流

$I = 360mW/5 = 72mA$

1、通过额定功率，可以判断三极管的耗散功率必须大于720mW（2倍的额定功率）；

2、通过额定电流，可以判断三极管的集电极最大连续电流必须大于144mA（2倍的额定电流）；

3、通过额定电压，可以判断三极管的集射极最大电压必须大于10V（2倍的额定电压）

最终选择了直插的三极管8050-D

因为以前模电学的很渣，所以对三极管周边几个电阻一直不太了解，这里花了很长时间

集电极电阻的电压

$U_R_c = I_C R_C$

所以 $U_C = V_C_C - U_R_c$ ，可以看出，集电极电阻在这里的作用，就是分走一部分的Vcc电压

如果电压设置为5V，那么集电极就可以不需要设置电阻了

发射极电阻主要用于交流放大电路的反馈电阻，在直流放大中作用不大，所以不接

基极电阻的作用是：①设置基极偏置电压；②限制电流大小。

经查表，我使用的三极管最小放大倍数为40倍，集电极输出需求的电流为72mA，那么

I_B = I_C/40 = 1.8mA

再查表，得知 $U_B_E = 0.6V$

那么可以算出 $R_B = (U - U_B_E)/I_B = 2.7/1.8 = 1.5K$

但是由于电路并不工作在放大状态，所以可以不必设置基极电阻

本次使用的输出模式为开漏输出。

当三极管导通时，继电器两端均被拉低，触点断开；

当三极管截止时，继电器接到电源，触点吸合。所以很有必要添加一个上拉电阻，使得在引脚悬空时能够保持继电器触点断开。上拉电阻的大小要比基极电阻大一些，因为电源电压5V比单片机的高电平电压要大（图误）

由于继电器是一个电感型元件，断电时电流不会突变，需要一个元器件来消耗多余的电流，否则会导致局部高温。这里选用一个反接的二极管来消耗多余的电流。