今天，我們來聊聊怎樣設計一個高可靠的負載開關電路。從需求分析到原理實現(xiàn)，再到設計驗證，stepbystep。

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采用MCU來控制一個外部功率開關是一個非常常見的需求。比如MCU用ADC檢測電源輸出電壓，當出現(xiàn)異常情況的時候，需要快速切斷輸出進行保護。

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這個需求很簡單，一般是這樣實現(xiàn)的——

（圖1）

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如圖所示，Control電平控制Q1三極管的導通，繼而控制Q2的導通，實現(xiàn)VCC輸出到OUT。

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這往往是最后一道防線，如果MCU死機或跑飛，導致控制失效，那么可能會造成后端燒毀的嚴重后果。有沒有辦法在MCU死機或者是跑飛的情況下，電路能實現(xiàn)高可靠性的自動的保護呢？

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我們考慮，當MCU死機或跑飛的時候，電平是固定的。也正因此才會造成失控的情況。所以我們是否可以采用電平不固定的形式來作為MCU正常工作的標記呢？就跟有些LED指示燈一樣，閃爍的時候代表正常。

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也就是說，當上圖的Control信號是方波的時候，代表正常，Q2導通。當Control為固定電平的時候，代表異常，Q2不導通。這樣就能實現(xiàn)完善的保護了。

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如何實現(xiàn)這個電路呢？

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Q1、Q2的導通截至，還是需要固定電平來進行控制的。如果把（圖1）的Control直接改成方波，那OUT輸出也會變成方波。

（圖2）

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以圖2為例，需要將Control連接的A點輸入方波，在B點變成高電平,把高電平和低電平輸入變成低電平。

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首先，我們要解決A點輸入高電平或低電平的時候，B點為低電平。什么形式的電路能解決這個問題呢？電容！

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于是我們嘗試這樣的電路——

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這樣確實能解決高電平或低電平輸入的時候，B點輸出為低電平。

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但方波輸入的時候，問題仍然存在。

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怎樣在上述基礎上，將方波變成高電平呢？可以利用電容積分電容。利用方波給電容充電，轉化成直流電平。于是我們修改為以下電路——

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但實測會發(fā)現(xiàn)，這樣并不能解決問題。C2無法實現(xiàn)充電。原因是因為電流會從C1回流回去。那怎樣解決回流問題呢？單向導通，那就是二極管唄。

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實測發(fā)現(xiàn)，加上D2二極管之后，在B點測量沒有辦法達到預期的電壓。這里實際輸出是負壓。所以必須提供一個回流通道。

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于是再修改為——

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除了增加D1之外，同時還調整了R2和R1的順序和阻值，調整了C2的容值。阻值調整是為了減少電阻分流，使得電容充電更快。而R2同時還起到一個非常重要的作用是當A點輸入為直流電平時，可以通過R2消耗C2上的能量，使得Q2關閉。

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以上，這個電路就設計完成了。我們通過仿真可以看到——

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綠色波形是A點輸入波形，藍色波形是Out輸出波形。可以看到，上面的電路很好實現(xiàn)了需求。

https://www.szlcsc.com/info/12291.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的高可靠MCU负载开关电路设计过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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