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三极管+MOS管共同组成的开关电路

张飞实战电子官方 ? 2025-02-26 13:54 ? 次阅读
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三极管优点:耐压高;缺点:电流驱动

MOS管优点:开关速度快,电压驱动

一、一键开关机电路(小鱼冠名)

(知识点不多,但是电路设计很巧妙)

1.1效果

按下按键松开→2b6bee8e-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

再次按下按键松开→2b857fc0-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

1.2电路过程及原理

1.2.1上电,开关断开

2b95d384-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

上电时,开关断开→2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png通过2bbc6602-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png2bce466a-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png给电容充电→电容上方电压达到2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→三极管2bea5580-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png基级电压为0→三极管断开→MOS管2bfca3ca-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png栅极电压为2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png2c1e856c-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png不小于负的→2c351fb6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.pngMOS管关断2bfca3ca-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png2b857fc0-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png


1.2.2按下开关

2c5c0fcc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

电容电压为2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→三极管2bea5580-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png基级电压为2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,三极管导通;同时通过2c9ec5e2-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png放电→MOS管2bfca3ca-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png栅极经三极管导通至地,MOS管栅极电压为02c1e856c-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→小于负的2c351fb6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→MOS2bfca3ca-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png管导通→2b6bee8e-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,电路处于开机状态。

1.2.3松开按键

2cf7e00a-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

当电容电压放电到等于三极管BE之间的开启电压,约0.7v时,三极管饱和导通电流由2d064168-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png通过2d1617dc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png提供,三极管一直开启。这时即使松开按键,电路仍处于开机状态。

三极管导通时,集电极的电压约0,所以电容的电压也会接近于0。

1.2.4再次按下按键

2d25d4e2-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

按下按键→电容上端电压为0,三极管基级电压为0→三极管断开,MOS管栅极电压为2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→MOS管关闭→2b857fc0-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

其中,由于2bce466a-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png电阻选取的非常大,使2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png不能通过2bbc6602-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png2d8a6f74-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png使三极管导通,而且电容的电压也不能升高。

1.2.5松开按键

松开按键,2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png通过2bbc6602-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png2d8a6f74-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png给电容充电→电容上方电压达到2baae7ba-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,再次按下按键后,电路又处于开机状态。

1.3器件参数

输入电压3~6v,器件参数可以参考下面的数值。

2dd985fa-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

1.4电路缺点

2df70cc4-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

当输出端连接的负载电容比较大时,容易出现MOS管关不断的情况。可以在输出端对地接一个几百欧的限流电阻,原因如上。

1.5陈氏总结

纵观整个电路过程:开关控制电容,电容控制三极管,三极管控制MOS管。

二、延时开关电路

(本电路知识很基础,但是讲解过程非常联系单片机实际情况)

2.1效果

配合单片机程序实现长按两秒开关机,短暂按下松开其他需要的功能。

2.2电路说明

2e0ea212-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png=单片机上电电压=3.3V

单片机输出口2e1d5d52-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png:单片机写信号

单片机输入口2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png:给单片机信号

2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png的作用:反馈给单片机开关S1按下与否的状态。

D4上拉电阻接到3.3v,即单片机的2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png一直是高电平,除非按下按键,D4就导通将2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png拉低到0.7V。由于2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png口写程序的时候,有上下限,例如在1v以下都是低电平,2.5v以上都是高电平(模数转换)。

2.3电路过程及原理

2e6de4ca-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

2.3.1按下和松开开关

按下开关后,电流通过2e0ea212-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png→R15→D5→S1→GND将G点电压下拉为二极管的管压降0.3v。2e8cabc6-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png,MOS管导通,2e980854-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png很小,单片机上电。2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png接受开关关闭的信号后,单片机将2e1d5d52-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png设置成高电平,此时由于Q9导通,无论开关是按下还是没有按下,MOS管始终导通。

类比上一个电路,该电路此时如果误操作了开关也没有事,由2e1d5d52-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png处的高电平来保证单片机上电,不像上一个电路利用不太可靠的电容充放电。

2.3.2延时两秒开关机

利用2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png对开关的监视功能,开/关机时开关闭合两秒,单片机系统做亮屏/息屏、接通/断开传感器、2e1d5d52-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png设置高/低电平等动作,松开按钮彻底开/关机。2e295bfc-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png监视下还可以编写短暂开关键的其他作用,达到长按两秒开关机,按一下就松开是其他功能。

三、与门电路(跟我学电脑冠名)

(本电路十分简单,但是别出心裁的使用方法)

3.1效果

两个三极管都给高电平导通才可以驱动MOS管,输出才有电压。

2ee331da-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

四、H冠名

4.1效果

该电路和二中的电路有异曲同工之妙。

该电路可以实现软开启功能,增加一个电容(C1),一个电阻(R2)。

软开启,是指电源缓慢开启,以限制电源启动时的浪涌电流。

4.2电路过程及原理

4.2.1不上电且Control 为低电平或高阻

控制电源开关的输入信号Control 为低电平或高阻时→三极管Q2的基极被拉低到地,为低电平→Q2不导通→MOS管Q1的Vgs = 0(电源没上电)→MOS管Q1不导通→+5V_OUT 无输出。

电阻R4是为了在 Control 为高阻时,将三极管Q2的基极固定在低电平,不让其浮空。

2ef35704-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

4.2.2刚上电且Control 为低电平或高阻(实现软启动)

2f0a4b26-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

当电源 +5V_IN 刚上电时,要求控制电源开关的输入信号 Control 仍为低电平或高阻,即关闭三极管Q2,从而关闭MOS管Q1。

因 +5V_IN 还不稳定,不能将电源打开向后级电路输出。

电源 +5V_IN 上电完成后,MOS管G极与S极两端均为5V,仍然Vgs = 0。

电容上没有充电。

4.2.3上电完成且Control 为高电平

2f1acb36-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

①三极管Q2的基极为0.7V,可算出基极电流Ibe为:

(3.3V - 0.7V) / 基极电阻R3 = 0.26mA

②三级管Q2饱和导通,Vce ≈ 0。电容C1通过电阻R2充电(现在由于三极管可以导地了),即C1与G极相连端的电压由5V缓慢下降到0V,导致Vgs电压逐渐增大。

③MOS管Q1的Vgs缓慢增大,令其缓慢打开直至完全打开。最终Vgs = -5V。

④利用电容C1的充电时间实现了MOS管Q1的缓慢打开(导通),实现了软开启的功能。

4.2.4上电完成且Control 为低电平

2f3901b4-f406-11ef-9434-92fbcf53809c.png

电源完全打开后,+5V_OUT 输出为5V电压。

此时将 Control 设为低电平,三极管Q2关闭,电容C1与G极相连端通过电阻R2放电,电压逐渐上升到5V,起到软关闭的效果。软关闭一般不是我们想要的,过慢地关闭电源,可能出现系统不稳定等异常。

原文链接:

https://blog.csdn.net/Xuexi_touteng/article/details/136348435


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