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文檔簡介

1、MCU故障時負載保護電路設計今天，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，再到設計驗證。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，當出現異常情況的時候，需要快速切斷輸出 進行保護。這個需求很簡單，一般是這樣實現的（圖1）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 VCC 輸出到 OUT 。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，電路能實現高可靠性的自動的保護呢？我們考慮，

2、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。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。這樣就能實現完 善的保護了。如何實現這個電路呢？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。vccQ22301r*inrOLJlControflZZAR1R3 lOk

3、RLOAD10kQ180501GND（圖2）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。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！于是我們嘗試這樣的電路這樣確實能解決高電平或低電平輸入的時候， B點輸出為低電平但方波輸入的時候，問題仍然存在怎樣在上述基礎上，將方波變成高電平呢？可以利用電容積分電容。禾I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一一但實測會發現，這樣并不能解決問題。C2無法實現充電。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。實測發現，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。于是再修改為除了增加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。以上，這個電路就設計完成了。 我們通

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