硬件:1-1:电源输入电路(2026/06/27)
2026/6/28 22:04:59 网站建设 项目流程

电源输入及其开关电路

<1>:电阻R1的作用:

栅-源并联电阻(R1):跨在 Gate 和 Source 之间,MOS 管的栅极是绝缘的(SiO₂ 层),输入阻抗极高(MΩ 甚至 GΩ 级),Cgs 又是个几 nF 的电容。这种"高阻 + 容性"节点,一旦悬空或者驱动撤掉,电荷无处可去,就会惹麻烦。R1电阻 就是用来"兜底"的。

作用1:断电 / 驱动悬空时,给 Cgs 留个放电回路(最主要的作用)

正常工作时:驱动电路(MCU / 驱动芯片)推高推低,Gate 电压被主动控制,Rgs 分走的电流极小,不影响,一旦系统掉电、MCU 复位、驱动引脚变高阻:栅极就悬空了,Cgs 里若存了电荷,没地方泄 → Vgs 可能慢慢漂到 Vth(开启电压)以上,MOS 误开通,上下管直通 → 炸管Rgs 一般取 10k ~ 100k(低压小信号甚至到 1M),给 Cgs 一个确定的泄放路径,让 Vgs 在悬空时稳稳被拉到 0V,MOS 关死。

作用2:让"默认状态"确定

有些电路里,你希望上电瞬间 MOS 默认是关的(比如高边 PMOS 负载开关、N-MOS 低边开关)。没有 Rgs 的话,上电那一瞬间栅极浮空,MOS 可能先"抖"一下再关,负载就莫名其妙闪一下。并个 Rgs 到源极,上电默认 Vgs=0,关得死死的,确定性就有了。

<2>回顾一下mos管

MOS管有 三个引脚名称:G:gate 栅极;S:source 源极;D:drain 漏极

导通条件:

Nmos管:NMOS的源极(S极)通常接在低电位(如GND)。要想让它导通,你需要在栅极(G极)施加一个比源极更高的电压。

Pmos管:PMOS的源极(S极)通常接在高电位(如电源+)。要想让它导通,你需要在栅极(G极)施加一个比源极更低的电压。

本学习项目采用PMOS管,S源极接12V电压输入,栅极接地时(开关打到1引脚时),pmos管导通。

<3>电路是开启和关闭逻辑

电路导通:

开关拨到1时,栅极接地,栅极电压0V,源极电压为12V,pmos管导通,此时VBAT+收到12V。

电路关闭:

开关拨到3时,栅极接12V,栅极不是完美的 12V,但因为栅极和源极被开关 S1 强制连通,Vgs 电压被钳位在 0V 附近,PMOS 管依然是关断的,pmos管不导通,此时VBAT+收到0V

<4>电路保护元器件

R1 (4.7k):

实际上是栅极下拉电阻。它的作用是确保开关断开时,栅极默认接地(关断状态)。

R5 (1k) :

实际上是限流电阻。它串联在稳压管回路中,用来保护稳压管不被过大的电流烧毁。

稳压二极管 D1 :

假设稳压管的参数设定为 16V。这意味着,只要电压不超过 16V,它就处于“沉睡”状态(反向截止,相当于不存在)。

如果输入电压异常升高(比如适配器故障飙升到 50V),当电压触及 16V 时,稳压管立刻被“击穿”(注意:这是可控的击穿,不是烧毁)。

一旦击穿,稳压管就变成了一根导线。它会强制把多余的电压“短路”到地线(GND)上。这就好比洪水来了,大坝被冲开,水流顺着溢洪道流走了,从而保证大坝后方(后级电路)的水位(电压)始终维持在 16V 的安全线以下。

稳压管虽然能钳位电压,但它有个弱点:怕大电流。如果稳压管短路,电流会变得极其巨大,把它瞬间烧毁。R5 就是为了防止这种情况发生的。

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