單片機驅動LED中上拉電阻的問題

2020-12-05 電子產品世界

驅動LED發光管的時候，應該分共陽接法和共陰接法這兩種，共陽的時候LED正端接正電源，負端通過一個限流電阻接P口，這時不用接上拉電阻，只要這個限流電阻取合適就可以了發光管亮的時候電流就是從電源正——LED——限流電阻——P口，P口為低電位發光管滅的時候沒有電流流過，P口為高電位或高阻狀態共陰接法，LED負端接地，正端直接P口，這時候要接上拉電阻，這個上拉電阻是提供LED發光用的，發光管亮的時候電流是從電源正——上拉電阻——LED——地。這時上拉電阻也是限流用的。P口為高電位或高阻狀態發光管暗的時候電流是從電源正——上拉電阻——P口，這時LED無電流流過，P口為低電位，限流電阻上流過電流全部從P口流入。要從單片機的輸出驅動能力開始講起。

下面是本人做過的LED上拉電阻試驗

測試條件：
VCC=4.96V,φ3綠色發光二極體。
二極體正極接VCC，負極通過RL接地。
沒有進行更大的電阻測試，因為我的萬用表電壓檔內阻為10M。

RL VLED VRL 電流 亮度
----------------------------
1K 1.93V 3.03V 3mA 很亮
5K 1.82V 3.14V 0.6mA 比較亮
100K 1.66V 3.30V 33uA 微亮
3.3M 1.51V 3.45V 1.0uA 不亮
10M 1.42V 3.45V 0.3uA 不亮
----------------------------
通過以上測試可以看出，發光二極體即使有很小的電流時，在LED的壓降也是很明顯的。這也符合發光二極體的特性曲線。

所以，如果與發光二極體驅動的下一級內阻要是比較小（小於10M）的話，那麼其輸出必然是3V左右。

當然如果使用的前級驅動電路有內部上拉（如PCF8574T內部有100uA若上拉，51的P1或P2，P3口等）則另當別論。所以我說如果這樣用最好並聯一個10K的電阻.

單片機輸出驅動分為高電平驅動和低電平驅動兩種方式，所謂高電平驅動，就是埠輸出高電平時的驅動能力，所謂低電平驅動，就是埠輸出低電平時的驅動能力，當單片機輸出高電平時，其驅動能力實際上是*埠的上拉電阻來驅動的，實際測試表明，51單片機的上拉電阻的阻值在330K左右，也就是說如果*高電平驅動，本質上就是*330K的上拉電阻來提供電流的，當然該電流是非常小的，小的甚至連發光二極體也難以點亮，如果要保證LED發光2極管正常發光，必須要外接一個1K左右的上拉電阻，如果是一個led還好，要是10個、20個led的話，就要接10個、20個1K的上拉電阻，接電阻的本身是可以的，問題是接了上拉電阻以後，每當埠變為低電平0的時候，那麼就有10個、20個上拉電阻被無用的導通，假設每個電阻的電流為5mA計算，20個電阻就是100mA，這將造成電源效率的嚴重下降，導致發熱，紋波增大，以至於造成單片機工作不穩，因此很少有採用高電平直接驅動led的，高電平驅動led實際上就是共陰。低電平驅動就不同了，埠為低電平0時，埠內部的開關管導通，可以驅動高達30多毫安的驅動電流，可以直接驅動led等負載，當埠為低電平0時，儘管內部的上拉電阻也是消耗電流的，但是由於內部的上拉電阻很大，有330K，因此消耗電流極小，基本上不會影響電源效率，不會造成無用功的大量消耗，因此51單片機是不能用高電平直接驅動led發光管的，只能用地電平直接驅動led，即只能用共陽數碼管，而不能直接用共陰數碼管。

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