Arduino 输出引脚扩流
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使用Arduino大电流或高压负载往往需要控制。Arduino只有最大5v，20mA引脚输出。必须通过扩流电路。扩流的方法有很多。以下是适合在不同场合使用的几种方法。 Arduino输出引脚直接连接电阻驱动三极管基极。 
复杂度：★★☆☆☆；成本：★☆☆☆☆；可扩流倍数：★☆☆☆☆； 优点:简单方便，成本低。开关频率上限直接由三极管决定，可以高； 缺点:控制大电流和Arduino直接连接，不建议外部驱动电源超过5v，避免外部电源的电压通过Q1倒灌到Arduino引脚引起Arduino烧坏。 选材：三极管Q可选择小功率NPN三极管。推荐型号有2SC1815，2N2222，8050，2SD882等(点元件名见相应数据手册，下同)；基极电阻R1必不可少，否则会导致Arduino由于引脚负载过大，发热甚至烧毁。R1阻值在100Ω~10k均可，推荐值1kΩ。所有电阻功率无要求，贴片0805以上，直插1/8w这种电阻规格用于以上电路。 使用现成的固态继电器非常方便Arduino控制。对于Arduino驱动固态继电器就像驱动一个LED那么简单。 直流控制直流 交流的直流控制 复杂度：★☆☆☆☆；成本：★★★★★；可扩流倍数：★★★★★； 优点：使用最简单，抗干扰能力最强，无电磁干扰。可控制交流电/直流电，并可控制大电流负载。 缺点：成本很高 材料选择：注意的是，固态继电器有两种:直流控制交流固态继电器/直流控制直流固态继电器。它们的控制端有本质的区别，不能混用。直流控制交流开关采用可控硅，直流控制直流开关采用三极管或场效应管。以下将介绍两种继电器的仿制(见3)。 控制/控制隔离的直流控制器由光耦加扩流制成。完全等同于直流固态继电器。 复杂度：★★★★☆；成本：★★☆☆☆；可扩流倍数：★★★★★； 优点:控制电流小等于驱动一个LED。控制大电流和Arduino控制板完全电气隔离，即使事故烧毁，也不会影响Arduino主板。 缺点：电路比直接扩流复杂，成本略高。 选材：三极管可以选择2SD882，2SD669A，TIP122(5A达林顿管等。使用光耦。PC817等便宜的光耦。 用小功率三极管扩流，然后控制5v的继电器。 复杂度：★★★★☆；成本：★★★☆☆；可扩流倍数：★★★★★； 优点：扩流电流大，由于继电器是机械闭合触点，闭合电阻基本为零，与固态继电器或三极管不同，有正压降；适用于闭合电阻要求高的场合，如控制端为开关0~0.7v信号。使用三极管或固态继电器不能工作，只能使用继电器。 缺点：低速，每秒只能开关几次；机械开关使用寿命短，开关频率高，很快就会断裂。成本高，电路不简单；开关电流大，继电器吸合需要足够的电源。空间电磁干扰强（EMI），对高速数字电路（USB，串口、视频等)或小信号模拟电路(音频信号线、仪器测量输入线)造成干扰。必须采取屏蔽措施；当继电器断开时，会产生反向高压，必须处理反向压力。 材料选择：继电器必须选择5v因为Arduino只有5v。继电器吸合电流必须小于2000mA，不能影响Arduino使其工作电压不稳定。如不能满足，可尝试继电器级联，即小继电器拖动大继电器。 用场效应管代替三极管扩流。由于场效应管属于电压控制型器件，输入电流极小。与三极管扩流相比，可以获得更快的开关速度和更小的输入电流，并且可以控制很大的直流电流（比如10~50A）。用Arduino驱动。驱动电路几乎和1、3一样，只是换了场管。 复杂度：★★★★☆；成本：★★★★☆；可扩流倍数：★★★★★； 优点:控制电流小等于驱动一个LED。控制大电流和Arduino控制板完全电气隔离，即使事故烧毁，也不会影响Arduino主板。控制速度最高，电流也可以很大。 缺点：电路复杂，场效应管成本高于三极管。 选材：场效应管可采用普通N沟增强场效应管（N-Channel Enhancement Mode Field Effect Transistor）。作者使用的型号有：CEP80N75（75V,80A,75W），IXGQ240N30P(IGBT管,240A,300V,500W)，IRF630(9A,200V,75W)等。 |
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