单片机I/O口驱动MOS管电路原理分析

为什么经常看到在使用单片机I/O口驱动MOS管时，不是使用单片机I/O口直接驱动，而是经过一级三极管，使用三极管驱动MOS管。

三极管和MOS管控制区别

三极管和MOS管在驱动上是有区别的，三极管是电流驱动，而MOS管是电压驱动，三极管的基极驱动电压只要高于Ube的死区电压即可控制三极管导通，硅材料三极管的死区电压一般为0.6V，锗材料三极管的死区电压一般为0.3V，所以控制三极管的电压对于硅材料的三极管来说只要高于0.6V左右即可，而对于锗材料的三极管来说只要高于0.3V左右即可。

而MOS管就不一样了，MOS管是电压型驱动，其驱动电压必须高于其死区电压Ugs的最小值才能导通，不同型号的MOS管其导通的Ugs最小值是不同的，一般为3V~5V左右，最小的也要2.5V，但这也只是刚刚导通，其电流很小，还处于放大区的起始阶段，一般MOS管达到饱和时的驱动电压需6V~10V左右。

实际应用

了解三极管和MOS管在控制上的区别之后，那么单片机I/O口怎么控制三极管和MOS管呢?单片机一般采用5V或3.3V供电，其I/O口高电平为5V或3.3V，处理器一般讲究低功耗，如今使用3.3V供电的单片机较多，所以其I/O口高电平也只有3.3V。

(1)3.3V的电压足够可以驱动三极管，三极管属于电流驱动，根据I/O口的电压VIO以及限流电阻R1的值可以推算出基极电流，Ib=(VIO-0.6V)/R1，选择不同的电阻R1阻值，可以改变基极电流，只要VIO大于0.6V，想要使三极管工作在饱和区都可以，下图为简单的NPN三极管控制LED指示灯的原理。

(2)MOS管是电压驱动，MOS管开启最低驱动电压为3V~5V左右，不同型号MOS管驱动电压不同，一些小功率MOS管最低驱动电压为2.5V左右，单片机I/O口可以直接驱动，但是此时MOS管处于半导通状态，内阻很大，驱动小电流负载可以这么使用。大电流负载就不可以这么使用了，内阻大，管子的功耗过大，很容易烧毁MOS管。MOS管达到饱和状态所需驱动电压一般为6V~10V左右，3.3V的电压不足以直接驱动MOS管使其饱和。因此，可以在I/O口的输出端加一级三极管，使MOS管的驱动电压变高。举例说明，仅供参考，原理如下图所示。

原理分析：当单片机I/O口为高电平时，NPN三极管Q5导通，直接将N-MOS管控制极G极拉低，MOS管截止，负载不工作;当单片机I/O口为低电平时，NPN三极管Q5截止，电阻R12和R13将24V电源分压得G极电压为：24V*20K/(10K+20K)=8V，MOS管导通并达到饱和状

总结：三极管为电流驱动，较低的电压就可以驱动三极管，而MOS管为电压驱动，驱动电压较高，单片机I/O口的电压不足以驱动MOS管，所以经常使用三极管作为缓冲改变电压，当然除了使用三极管之外还可以使用光耦等。

审核编辑：汤梓红