单片机控制直流电机(风扇)电路详解

单片机引脚为什么无法直接控制电机或风扇？

        我们在使用单片机去控制+5V的直流电机或者散热风扇时，可能会有一种疑惑，51单片机的引脚电压为+5V，为什么不直接用单片机引脚去驱动电机或者风扇？

        实际上单片机的控制引脚，不管是51单片机或者stm32单片机的引脚一般只是作为信号电流，其引脚驱动能力都比较弱，一般都在10-20mA；我们查看STM32单片机规格书可知，其引脚的驱动电流最大为25mA。

        而5V直流电机或者散热风扇工作电流一般都在100mA以上，如果直接接到单片机引脚上，当引脚输出高电平时，引脚的电压可能在1-2V，导致无法驱动电机及风扇。

        所以为了提高单片机引脚的驱动能力，我们往往要使用三极管或者MOS管作为驱动元件，单片机通过三极管或MOS管的通断，间接来控制电机或风扇，以此达到增大单片机引脚的驱动能力。

51单片机引脚控制

        采用51单片机控制来控制+5V直流电机或者风扇时，一般可采用NPN和PNP两种方式（或NMOS和PMOS两种）；NPN及PNP电路如下图：

NPN驱动电路

PNP驱动电路

        NPN（NMOS）驱动电路为高电平导通，低电平截止；PNP（PMS）驱动电路为低电平导通，高电平截止。两种电路的电流驱动能力取决于所使用的三极管或MOS管，而单片机引脚只起到电路开关作用。

Stm32单片机引脚控制

        如果采用stm32单片机来控制+5V的电路，由于单片机的电平范围为0-3.3V，其控制电路还需要再改造一下。

        在说明改造电路前需说明一下，stm32单片机引脚只有部分引脚能耐受+5V电压，部分是无法耐受+5V电压。至于如何判断该引脚是否能耐受+5V电压，可查看stm32单片机规格书，如果该引脚标注由“FT”字样，表示该引脚可耐受+5V电压。如图：

        为了使单片机引脚能匹配驱动电路的控制电平，需让单片机引脚输出高电平时，电压能达到+5V。其方法主要由两种；第一种单片机引脚设置为开漏输出，然后引脚使用10k电阻上拉至+5V，如图：

        这样就可使stm32单片机输出高电平时，电压为+5V。

        第二种方法是单片机引脚设置为推挽输出，驱动电路采用NPN+PNP（或NPN+NPN）电路，单片机引脚使用+3.3V电压控制NPN电路，NPN电路输出+5V电压来控制NPN电路。(NPN+PNP模式为单片机输出高电平导通；NPN+NPN模式为单片机输出低电平导通)；其控制电路如图：

            只要单片机引脚控制电平与驱动电路所要求的控制电压匹配，单片机采用较稳定地控制驱动电路。