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實際硬件設(shè)計中非常經(jīng)典巧妙的20個電路合集，帶分析，收藏起來慢慢看?。ㄒ唬?/h1>
2023-09-08 20:51:08    來源：程序員客棧
作者：曉宇，排版：曉宇

微信公眾號：芯片之家（ID：chiphome-dy）

之前做了一個經(jīng)典電路分析系列的文章，反響都比較好，大家可以點文章開頭的話題標(biāo)簽查閱收藏，今天我們再一起探討分享20個電路，有重復(fù)也有新的電路，大家可以收藏起來！ 1、防反接保護(hù)（二極管）

在實際電子設(shè)計中，防反接保護(hù)電路非常重要，不要覺得自己肯定不會接錯，實際上無論多么小心，還是會犯錯誤......


最簡單的就是利用二極管了，利用二極管的單向?qū)щ娦?，反接的時候電路不通，但這里有個無法接受的點，就是二極管具有正向壓降，輸出端電壓會有相應(yīng)的下降，比如我們輸入電壓是5V，內(nèi)部的電路還要用到5V，這樣就有難度了，如果對電壓不敏感的，比如后級電路都要通過DCDC降壓，可以用肖特基二極管，壓降會小一點。還有一種是使用整流橋，即使極性接反也還能工作，缺點就是有兩個二極管的壓降。 2、防反接保護(hù)（PMOS）

上面介紹了利用二極管防反接的辦法，但是壓降是痛點，那么有沒有什么辦法可以去掉這個壓降呢，PMOS來了！

我們知道，PMOS在完全導(dǎo)通后，導(dǎo)通電阻是很小的，常規(guī)的幾百毫歐，有一些幾十毫歐， 我們這里在GS之間加了一個齊納二極管防止輸入電壓超過MOS的Vgs，Vgs額定值為20V，我們這里一般用10V的就能滿足了，具體根據(jù)MOS的實際特性進(jìn)行齊納二極管的選擇。

原理分析：當(dāng)輸入端加正向電壓之后，比如+5V，D端電壓為5V，由于MOS管體二極管的存在，S端的電壓為4.3V，S端電壓減G端電壓大于開啟電壓，PMOS導(dǎo)通后，寄生二極管短路，不再起作用； 電壓反接后，G端電壓大于S端電壓，不導(dǎo)通，實現(xiàn)了防反接的功能。

詳細(xì)的分析可以參考這篇文章：

USB外接電源與鋰電池自動切換電路設(shè)計，你GET到精髓了嗎？


電路倒是簡潔，但這個電路有個問題，電路會倒流。假設(shè)右側(cè)的負(fù)載是一個電池，電壓為Vb，當(dāng)直流輸入突然斷開時，Q1的Vgs滿足MOS的導(dǎo)通條件，PMOS就會導(dǎo)通，電流從右側(cè)往左側(cè)倒流，就可能引發(fā)一些未知的故障。

雖然二極管沒有反向電流（嚴(yán)格意義上有漏電流），但是這個有反向電流，如果負(fù)載有大容量電容或者是電池， 輸入端關(guān)閉時，電流會從右往左從負(fù)載端流出。當(dāng)然，簡單的電路場合用這個電路也沒問題。

3、直流浪涌電流抑制開關(guān)

此電路可以解決負(fù)載中有大容量電容，電源端出現(xiàn)巨大浪涌電流的問題，啟動時緩慢升高電壓以抑制上電時的浪涌電流。

電壓升高的時間由圖中的C1與R6決定，值增大，緩啟動的時間變長，當(dāng)然，也可以按照第二點的方法，在GS間加入齊納二極管。

詳細(xì)分析，請參考下面文章。


精準(zhǔn)電流走向分析，帶軟開啟功能的MOS管電源開關(guān)電路！


如果不需要開關(guān)，可以去掉三極管部分即可，只做緩啟動功能。

4、背靠背防倒灌

像第二點中的防反接保護(hù)電路中說了，會有出現(xiàn)倒流的風(fēng)險，特別是負(fù)載端是電池或者有大容量電容時，或者是電腦的USB給一些調(diào)試的同時外部還有電源，則會流向Vin測， 進(jìn)而可能引發(fā)一系列的故障，那我們有沒有辦法防止倒灌呢？

我們看上面這個電路，比上面的電路多了一個MOS，兩個MOS背靠背連接起來，當(dāng)Control端ON/OFF為高電平時，三極管Q9線導(dǎo)通，Q3跟Q4的柵極都被拉低到0V，Q3通過體二極管，符合條件先導(dǎo)通，接著Q4，S端電壓大于G端電壓，也符合導(dǎo)通條件，導(dǎo)通，負(fù)載端得到Vin電壓。

當(dāng)Control端為低電平時，三極管Q9斷開，Q3與Q4不導(dǎo)通，完全關(guān)斷，并且Q3與Q4的體二極管是反向串聯(lián)的，所以不論哪個方向，都是不通的，達(dá)到防倒灌的效果。

這個電路的缺點就是還需要一個IO來控制，略顯麻煩。 5、雙三極管鏡像電路防倒灌（理想二極管）

電路仿真結(jié)果：

看著像鏡像，其實又不是，這個電路是怎么工作的？

左側(cè)Q6三極管，Vb = Vin - 0.65，右側(cè)Q7三極管是否導(dǎo)通，由Vb與Vout決定，Vb > Vout - 0.65，Q7關(guān)閉。

上述關(guān)系演變成，Vin - 0.65 > Vout - 0.65，則晶體管 Q7 關(guān)閉；

如果 Vin > Vout，晶體管 Q7 截止；

當(dāng)Vin輸入一定電壓，Q6飽和導(dǎo)通，Q7截止；MOS管柵極通過電阻接地，導(dǎo)通；

如果Vin被突然關(guān)閉，Vb不再受制于輸入電壓，此時，Vb = Vout -0.65，Q7導(dǎo)通，MOS管G端電壓拉高，MOS管關(guān)閉，達(dá)到防止回流的效果。

Vin > Vout，MOS打開，Vout≈Vin，理想二極管；

Vin < Vout，MOS關(guān)閉，防止回流。

該電路的優(yōu)點，防反接，輸出基本不損失電壓，不需要額外控制信號，可以防止電流回流。

該電路在Seeed Studio的板子上得到了應(yīng)用，大家可以看一下，完整原理圖有興趣的可以找老宇哥拿。

以上電路有什么Bug，請大家留言區(qū)留言評論交流！ 電路一共準(zhǔn)備了20個左右，篇幅問題今天就先介紹這么多，剩下的電路下期再講，請大家轉(zhuǎn)發(fā)點贊評論三連支持老宇哥，您的轉(zhuǎn)發(fā)點贊就是我繼續(xù)創(chuàng)作的最佳動力！ 關(guān)于電路的學(xué)習(xí)，希望大家Enjoy!

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