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PMOS电源开关电路：如何用低压信号高效控制高压电源的通断？

Sun, 09 Nov 2025 16:26:30 +0800

今天来分享一个超实用的电路设计 —— 基于 PMOS 的电源开关方案，通过低电压、小电流的 ON/OFF 信号，即可安全控制后级电路（VCC_OUT）的电源通断，广泛适用于嵌入式系统、电池供电设备及各类需电源管理功能的电子产品。

核心功能

实现用低压数字信号（如MCU的GPIO引脚）来控制一个更高电压、更大电流的主电源（VCC_IN）的输出。

当ON/OFF信号为低电平时，VCC_OUT无输出，电源直接切断；

当ON/OFF信号为高电平时，VCC_OUT等于VCC_IN，主电源通路导通。

当需要打开电源时：ON/OFF信号置为高电平（例如3.3V）。

电流经R3(2.2k)流入NPN三极管Q2的基极，使其饱和导通。

导通后的Q2将PMOS管Q1的栅极(G)电位拉低到接近地(GND)。

此时，PMOS管Q1的栅源极电压V_GS远小于其开启阈值电压（为负值，且绝对值很大），Q1完全导通。

电流可以从VCC_IN经Q1的源极(S)流向漏极(D)，VCC_OUT端正常输出电源。

当需要关闭电源时：ON/OFF信号置为低电平（0V）。

Q2三极管因基极无电流而截止。

此时，电阻R1(100k)将VCC_IN的电压上拉至PMOS管Q1的栅极(G)。

由于Q1的栅极(G)和源极(S)电位基本相等（都约为VCC_IN），其V_GS ≈ 0V，Q1截止。

VCC_IN与VCC_OUT之间的通路被切断，VCC_OUT端无电压输出。

三极管基极为什么要接限流电阻？如果不接会有什么后果？

Sun, 09 Nov 2025 16:20:26 +0800

三极管属于电流控制型元件，跟MOS管不同，MOS管属于电压控制型元件。

三极管有三个工作区：截止区、放大区和饱和区，以NPN三极管为例，BE的压差(UBE)约为0.6V左右（实际大小跟元器件的型号有关），当UBE＜0.6V时，三极管截止；三极管处于放大区或饱和区时，UBE=0.6V。

三极管处于放大区时，所增加的基极和VCC之间的电阻属于偏置电阻，下面讲解三极管当开关使用时，基极为什么要加电阻，和MOS管有什么区别。

下图是NPN三极管最常使用的电路图，输入端见得最多的是接微处理器（单片机、DSP、ARM等）I/O口。

以输入为0/5V的单片机I/O口为例，为什么基极一定要串联一个电阻呢？不串电阻行不行？

答：不行。该电阻属于限流电阻，因为<span>三极管属于电流控制元件</span>，当三极管属于放大或饱和状态时，UBE的电压为0.6V，可以根据输入电压U计算基极的电流，

计算公式为Ib=(U-0.6)/R1，从公式也可以看出，若不接限流电阻R1，当输入电压大于0.6V时，基极的电流会非常大，从而烧毁管子。

而且该电阻不能随便使用，需根据输入电压、管子的特性进行计算，比如该三极管的放大倍数β为50，集电极的最大电流为500mA,输入电压为5V，

若要求设计时三极管处于饱和状态，则Ic=500mA，那么Ib=Ic/β=10M=mA，则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=430Ω。

若要求输入5V时，集电极的电流为200mA左右，则可以推算Ib=Ic/β=200mA/50=4mA,则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=1075Ω，可选择1K的标准电阻。

注：上图用于讲解实例，使用原理是可以的，但是并不是很可靠，更可靠的接法应该在基极对地之间接一个大电阻（比如10K，或20K），当无输入时，将基极迅速拉低，确保三极管处于稳定的截止状态。

若把上图的NPN三极管换成N沟道的MOS管，原理也是一样的，当输入高电平时，管子导通，输入低电平时，管子截止。

由于MOS管属于电压控制型器件，栅极(G)的电流非常小，可以忽略不计，所以不接电阻R1也可以正常工作。</p><p>去掉电阻后的原理如下图所示：

注：在实际工程应用时，一般都会串联一个电阻，用于提高可靠性。工程设计，产品的可靠性很重要，若不加限流电阻，当MOS关击穿损坏时，大电流冲击控制端的器件，特别是处理器，很容易损坏。

例：PNP三极管放大时为什么要在基极加上限流电阻？

1）三极管的基极到发射极是一个二极管（理想时正向电阻=0）当基极到发射极电压大于二极管开启电压（硅0.6，锗0.4）时二极管导通，如果用大于的电压去驱动它，那正向电流就会超出三极管的允许值，要加电阻限制基极电流，所以要加限流电阻。

2）如果基极电流很大，放大后集电极电流也会很大，所以要加电阻限制集电极电流。

PCB中的电源层和接地层为什么这么重要

Fri, 04 Jul 2025 11:26:57 +0800

接地层和电源层是　ＰＣＢ　设计中的大面积导电区域，用途多样。接地层为电信号提供公共参考点，并作为电流的返回路径。电源层将电源电压传输到电路板上的各个组件，以帮助在整个　ＰＣＢ　上均匀分配功率，从而减少压降并确保稳定的供电。虽然电源层具有诸多优势，但它们也需要仔细规划电流返回路径，以防止信号衰减，尤其是在混合信号设计中。

电源层和接地层的重要性

接地层通过为回流提供低阻抗路径来帮助降低噪声和电磁干扰　（ＥＭＩ），从而改善和保持信号完整性。与电源层结合使用，它们还可以增强功率传输，并有助于防止在功率需求出现短暂、突然峰值的应用中出现掉电问题。添加的固体导电材料还有助于分散　ＰＣＢ　上组件产生的热量，从而在不增加成本的情况下改善热管理。对于设计人员而言，接地层和电源层无需手动布线，从而简化了布线并实现了更高密度的设计。相反，由于电子器件中涉及的物理特性，参考层和电源层也可能带来一些挑战。由于导电元件之间的接近性以及它们之间的介电材料，ＰＣＢ　中任何两个相邻层都会自然形成电容。此过程包括信号走线层和电源层，如果在　ＰＣＢ　设计中未考虑到这些因素，则可能会导致问题。

多层　ＰＣＢ　返回电流路径

在信号上升时间（约为几纳秒）较短的纯数字设计中，返回电流路径往往会紧贴信号走线。最近的接地平面中的感应电流呈类似窄高斯分布的形状扩散。然而，模拟设计中的返回电流路径可能不会直接沿着走线流动。相反，返回电流可能会跨越传输模拟信号的走线周围相对较宽的区域。在这些情况下，模拟信号的开关频率越低，扩散区域就越大。当走线直接位于实体参考平面上方时，返回电流通常会通过一条直接的低阻抗路径到达该平面。然而，在其他情况下，返回电流路径会继续穿过整个层堆叠，直到到达合适的参考平面。如果不加以考虑和仔细规划，这些返回电流路径可能会变得非常长，最终类似于信号层之间没有合适参考平面的间接布线。这种感应电流可能会导致混合信号ＰＣＢ设计的模拟部分和数字部分之间产生串扰和信号衰减。

缓解返回电流路径问题

解决此问题的一种方法是将所有会产生返回电流的元件放置在靠近　ＧＮＤ　平面的一侧，以优化返回路径。或者，在电源平面和　ＧＮＤ　平面之间添加额外的去耦电容，为返回电流提供一条低阻抗路径到　ＧＮＤ，从而缓解　ＥＭＩ　问题。对于设计人员来说，层堆叠优化可能适合避免引入新的或依赖现有的去耦电容。例如，在四层　ＰＣＢ　设计中，顶层可用于信号和电源线，底层可以专门包含信号走线。两个内层可用作参考平面。然后，两个外部信号层都具有一条直接的低阻抗路径到其中一个内部　ＧＮＤ　平面。更复杂的设计可能需要引入四层以上的层，以便信号走线始终可以直接布线在合适的参考平面上方。

该图说明了四层　ＰＣＢ　设计中排列各层的三种可能方式。

通过将底层用作接地　（ＧＮＤ）　和电源层、顶层用作信号层，并在信号层正下方放置一个额外的接地　（ＧＮＤ）　层，可以实现极低阻抗的　ＰＤＮ。这种方法有利于具有高电流消耗或快速开关元件的设计。

混合信号设计中的地平面设计

在混合信号ＰＣＢ设计中，接地平面设计的最终目标是尽可能地隔离和分离混合信号区域，以防止干扰。如果无法做到这一点，设计人员应确保数字电路不会在ＰＣＢ的模拟部分产生感应电流，因为模拟电路通常更容易受到噪声的影响。在现代设计中，通常不建议将ＧＮＤ平面物理地分隔成多个较小的平面，以防止平面之间未定义的返回电流路径引起问题。相反，只有出于法规或物理原因需要物理隔离ＧＮＤ信号时，例如在安全关键型应用、隔离电源转换器或大功率应用中，才应进行完全隔离。

各个区域正上方的返回电流路径定义明确，但隔离参考平面之间间隙的确切行为却难以评估。

在混合信号Ａ／Ｄ电路中，多个接地层可能为不同的信号类别提供不同的参考。然而，在这种情况下，设计人员通常希望使用网络连接将ＧＮＤ网络连接在单个点上。因此，主要目标不是物理隔离，而是防止数字噪声影响ＰＣＢ上更易受影响的模拟子电路。

设计分离接地平面的注意事项

如果需要或想要物理隔离的　ＡＧＮＤ　和　ＤＧＮＤ　区域，设计人员必须仅将数字信号路由到合适的数字参考平面上方。同样，模拟走线必须位于模拟　ＧＮＤ　平面上方，以防止　ＥＭＩ　问题和两个区域之间的信号串扰。如果需要网络连接，则应将其放置在不允许任何来自某一类型信号的返回电流进入不同参考平面的位置。当同时处理低频模拟和数字信号时，完全隔离通常更容易管理。在具有高频模拟子电路的混合设计中，网络连接可能更合适。对于隔离电源转换器，初级和次级　ＧＮＤ　网络应通过不同的方式连接　－　例如，使用非常高值的安规电容，允许来自输出侧的噪声通过电容返回到输入侧，同时保持隔离屏障。

缝合过孔的作用及其对走线的影响

过孔拼接是一种利用过孔将ＰＣＢ不同层上的铜平面连接在一起的技术。该方法有助于保持较短、低阻抗的电流回路，并创建低电磁噪声区域，这正是射频设计所期望的。然而，考虑过孔对附近走线和平面的潜在影响至关重要。过孔会引入阻抗不连续性、反射和串扰，尤其是在高频下。此外，过孔还会在实体参考平面中产生间隙，从而干扰附近走线的电流回路。因此，需要仔细布局和布线，以减轻这些影响并确保最佳的ＰＣＢ电源分配网络性能。

底线

电源平面有助于降低噪声和电磁干扰　（ＥＭＩ），并保持信号完整性。然而，由于电子器件中涉及的物理特性，电源平面也带来了额外的挑战。设计人员必须仔细考虑和规划电流回流路径及其对邻近元件和导电层的影响，尤其是在混合信号设计中。有几种方法可以帮助缓解这些问题。最常用的方法之一是层堆叠优化，设计人员可以通过改变多层设计中的层排列，将信号层移至参考平面上方。这样做可以确保到地　（ＧＮＤ）　的电流回流路径更短、阻抗更低。精心放置的去耦电容也可以达到类似的效果。在混合信号设计中，克服信号衰减的一种方法是尽可能分散频率极低的模拟和数字元件。通常仅在需要或必须进行物理隔离时才建议使用单独的接地平面——例如，出于安全法规的要求。相反，设计人员应该采用其他方法，例如单网络连接或安全电容。过孔栅栏也有助于在混合信号　ＰＣＢ　设计中创建低噪声区域。

不同PCB颜色有什么不同

Fri, 04 Jul 2025 11:22:33 +0800

１、绿色ＰＣＢ

绿色　ＰＣＢ　是最流行的颜色。因此有很多人一直误以为　ＰＣＢ　是绿色的或者说大部分是绿色的，绿色增加了ＰＣＢ　的清晰度，因为绿色的　ＰＣＢ　会与　白色　的文字产生鲜明的对比，从而增强可读性。

此外，绿色　ＰＣＢ　表面处理会反射更少的光线，有助于减少眩光。

２、白色　ＰＣＢ

白色ＰＣＢ　在各种环境下看起来干净利落，越来越受欢迎。但由于白色ＰＣＢ容易隐藏走线，所以白色ＰＣＢ仍不是首选。但白色　ＰＣＢ　在黑色丝网印刷中看起来对比特别明显。

３、黄色ＰＣＢ

之前用黄色　ＰＣＢ　比较多，但现在已经没有那么实用了。黄色ＰＣＢ可以快速满足风格、清洁度和可见性等不同需求。黄色ＰＣＢ有一个明显的缺点：与走线和丝网印刷的对比度差。

４、蓝色ＰＣＢ

蓝色　ＰＣＢ　被认为是用于标签的厚板，因为它提供了显着的丝网印刷对比度。这种ＰＣＢ　颜色不像绿色　ＰＣＢ、黑色　ＰＣＢ或白色　ＰＣＢ那样引人注目，但蓝色　ＰＣＢ　是ＰＣＢ　颜色的首选，因为它提供了极好的审美选择。蓝色　ＰＣＢ　安装在　ＬＣＤ　上是比较好的，因为蓝色　ＰＣＢ　不会产生鲜明的对比边缘和明亮的背景颜色。

５、红色ＰＣＢ

由于红色　ＰＣＢ的一些优势，许多　ＰＣＢ　制造商热衷于采用红色。红色ＰＣＢ提供了极佳的可视性，并清楚地定义了迹线、平面和空白区域的对比度。丝印在红色ＰＣＢ的映衬下显得非常漂亮。

６、黑色ＰＣＢ

黑色　ＰＣＢ　与白色　ＰＣＢ　一样受欢迎。这两种ＰＣＢ　颜色产生低对比度，可以轻松标记重要组件。但是，黑色ＰＣＢ和白色ＰＣＢ的主要缺点是特定细节可能会聚光并有小阴影。这个阴影使追踪变得困难。因此，在各种高温应用中不宜使用黑色ＰＣＢ，因为黑色ＰＣＢ可能会使丝网印刷变色。而且，黑色ＰＣＢ板是钴和碳的混合物，导电性可能会比较差。

不同的PCB颜色代表什么意思

Fri, 04 Jul 2025 11:20:32 +0800

PCB颜色一般是指拿到一块PCB板时最直观看到的板子上的油色，PCB表面的颜色就是阻焊剂的颜色。PCB板染色颜料是一种硬化树脂，主体树脂是无色近透明的，绿色和其它颜色一样都是色粉的配色。

我们通过丝网印刷将颜色印刷到 PCB 上。PCB 颜色有绿色、黑色、蓝色、黄色、紫色、红色和棕色。还有一些厂家别出心裁地开发出了白色、粉色等多种颜色的PCB。

常见的锂电池充电电路

Fri, 04 Jul 2025 11:13:49 +0800

一、对锂电池的了解

1、锂电池的充电：

根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以内时，应停止充电。

充电电流（mA）=0.1～1.5倍

电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。

2、锂电池的放电

因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流。锂电池放电电流（mA）不应超过电池容量的3倍。（如1000mAH电池，则放电电流应严格控制在3A以内）否则会使电池损坏。

标准地，一般锂电池的充放电公式可以定义为：

充放电时间（分钟）=容量*1.1/电流（mA）*60

其中，1.1代表系数；

3、锂电池保护电路

充电保护电路，选择芯片DW01和GTT8205的组合，可以做到短路保护，过充过放电的保护。

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01，充、放电控制MOSFET1（内含两只N沟道MOSFET）等部分组成，单体锂电池接在B+和B-之间，电池组从P+和P-输出电压。充电时，充电器输出电压接在P+和P-之间，电流从P+到单体电池的B+和B-，再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中，当单体电池的电压超过4.35V时，专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到2.30V时，DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，DW01的CS脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制MOSFET的导通压降剧增，CS脚电压迅速升高，DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断，从而实现过电流或短路保护。

二、单节锂电池充电电路

1、二极管充电电路

原理：如下图一，DC5V流经肖特基二极管D1后，经过一个限流电阻R1接到电池。其中Q1、R2、R3、LED1为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后D1、R1上的压降将降低，从而使Q1截止，LED将熄灭。为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1小时左右。

2、4054充电电路

3. TP4056充电电路

TP4056是一款完整的单节锂离子电池采用恒定啊电流/恒定电压线性充电器。其底部带有散热片的SOP8封装与较少的外部元件数目，使得TP4056成为便携式应用的理想选择。TP4056可以适合USB电源和适配器电源工作。下面以简捷的电路说明一下TP4056在设计中需要注意的地方。

(1) 充电电流可以通过电阻R8进行编程。公式：IBAT = 1200 / R8 精度在10%；

(2) 充电状态，红灯亮，绿灯灭；充满状态，红灯灭，绿灯亮；

(3) TEMP正常连接（连接到电池的NTC），当出现欠压，电池温度过高、过低、无电池等故障状态时，红灯灭，绿灯灭；图三电路中，TEMP直接接地，因此不具有此状态；

(4) BAT接10UF的电容，无电池（TEMP端接地）时，红灯闪烁，绿灯亮；

(5) Layout的时候，由于TP4056为ESOP8封装，所以芯片底部要开窗，使芯片更好的接地，且Bottom层也要适当的加大开窗面积，加强TP4056的散热；

(6) 如果需要增加热调节电流功能，需要在DC5V串一个0.25欧1206封装的电阻；

加0.25欧电阻的作用：降低内部MOSFET两端的压降能够显著减少IC中的功耗。在热调节期间，这具有增加输送至电池的电流的作用。对策之一是通过一个外部元件（例如一个电阻器或二极管）将一部分功率耗散掉。

充电器在工作的时候会发热，在发热的情况下，比如规定最大充电电流为1A，实际上发热以后充电电流达不到1A，越热输出电流越小，为了解决这个问题，就是连接一个电阻，将一部分功率耗散掉。

让这个电阻承担一部分热量，减小芯片发热，来增加锂电池充电电流。

三、双节锂电池充电电路

1、DC5V给7.4V锂电池充电

注意事项：

1.对于蓝牙音响等存在电池边充边放的应用，2脚BAT上应有足够的电容，确保BAT上的纹波小于100mV，否则BAT上的纹波会干扰IP2322的检测，出现拔掉VIN输入，充电灯还亮的问题；

2.R9的作用：保护芯片的第8脚，防止充电器上的瞬时高压损坏芯片；

3.R15的作用：防止出现拔掉充电线，充电灯还亮的问题；

4.肖特基二极管D2的正向电流要大于1A，不能使用IN5819（S4）,建议使用经常用到的SS14、SS24、SS34等；

5.Layout时，电感应尽量靠近芯片摆放，且电感下面不能走线，电感同层下面的铜要挖空。

2. DC9V经过二极管给7.4V锂电池充电电路

原理：如下图五，DC9V流经肖特基二极管D5后，经过一个限流电阻R18接到7.4V电池。其中Q3、R21、R17、LED6为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后D5、R18上的压降将降低，从而使Q3截止，LED6将熄灭。为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1小时左右。

注意事项：本电路的优点是电路简单、成本低；缺点稳定性低，在成本没有严格要求的情况下，优先选用充电管理芯片给7.4V锂电池充电，尤其是双节、三节、四节......电池的充电。

3. DC9V通过TCS6207充电管理芯片给7.4V锂电池充电电路

简易小夜灯、自动变色小夜灯、双色发光二极管电路图

Sun, 03 Nov 2024 14:41:41 +0800

小夜灯是一种特定场合使用的照明灯具，它对亮度的要求不高，但需要通宵点亮。利用发光二极管作为电光源的小夜灯，具有亮度适当、功耗很低、使用寿命很长的特点，而且可以制成红、绿、黄、橙、蓝等多种颜色，还可以变色。

简易小夜灯
下图发光二极管构成的简易小夜灯电路，采用电容降压整流，有利于简化电路、缩小体积、提高可靠性。工作电流仅为10mA，十分节能，若以每晚点亮8h计，连续使用两个月仅耗电1度。

电路中，VD 3 为发光二极管，作为小夜灯的电光源，可以按照各自喜好选用不同颜色的发光二极管。C 1 为降压电容，VD 2 为整流二极管，VD 1 为续流二极管。我们知道，电容器可以通过交流电，并存在一定的容抗，正是这个容抗限制了通过电容器的交流电流的大小。

在交流220V市电正半周时，电流经 C 1 降压限流、VD 2 整流后通过发光二极管VD 3 使其发光。在交流220V市电负半周时，电流经续流二极管VD 1 和 C 1 构成回路。C 2 为滤波电容，使通过发光二极管的电流为稳定的直流电流。R 是降压电容 C 1 的泄放电阻。

自动变色小夜灯
不仅能够提供夜间微光照明，而且会自动改变颜色。它采用双色发光二极管作为电光源，由555时基电路进行驱动。

555时基电路(IC)与定时电阻 R 2 和 R 3 、定时电容 C 3 等构成多谐振荡器，其输出端(第3脚)输出信号 U o 为连续方波。

双色发光二极管
特点是可以发出两种颜色的光，它是将两种发光颜色(常见的为红色和绿色)的管芯反向并联后封装在一起。当工作电压为左正右负时，电流 I a 通过管芯VD a 使其发红光。当工作电压为左负右正时，电流 I b 通过管芯VD b 使其发绿光。

双色发光二极管VD 5 接在555时基电路的输出端(第3脚)，当输出电压 U o =1(高电平)时，电流通过管芯VD a 使其发红光。当输出电压 U o =0(低电平)时，电流通过管芯VD b 使其发绿光。R 4 、 R 5 是VD 5 的限流电阻。由于555时基电路多谐振荡器的振荡周期约为“1s+1s”，因此小夜灯的实际效果是“红1秒”、“绿1秒”地自动变色。

降压电容 C 1 、整流二极管VD 1 ～VD 4 、滤波电容 C 2 等，组成电容降压整流滤波电源电路，提供电路所需的直流电源。R 1 是降压电容 C 1 的泄放电阻。

闪光小夜灯
它发出的是间隙性闪亮的微光，既可以提供小夜灯式的照明，又具有醒目的提示作用，如将它设置在电灯开关旁，需要时可以使人迅速找到开关开启电灯。如下图电路，电路包括振荡器、LED电光源和整流电源等组成部分。

单结晶体管V等构成弛张振荡器，电阻 R 2 和电容 C 3 是定时元件，决定着电路的振荡周期，振荡周期 T ≈ R 2 C 3 ln

ln为自然对数，即以e(2.718)为底的对数；η 为单结晶体管的分压比。改变 R 2 或 C 3 即可改变振荡周期。

电路是利用单结晶体管的负阻特性工作的。刚接通电源后， C 3 上电压为“0”，单结晶体管V因无发射极电压而截止，串接在V第一基极的发光二极管VD 3 不亮。随着电源经 R 2 向 C 3 充电， C 3 上电压不断上升。当 C 3 上电压大于单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管V迅速导通，发光二极管VD 3 点亮发光。

由于单结晶体管V的负阻特性，导通后其发射极与第一基极间电压急剧减小，接在发射极的 C 3 被快速放电。当 C 3 上电压小于单结晶体管的谷点电压时，单结晶体管V退出导通状态而截止，发光二极管VD 3 熄灭，电源重又开始经 R 2 向 C 3 充电。如此周而复始形成振荡，发光二极管VD 3 也就周期性地闪光，闪光周期约为0.8s。R 3 是限流电阻。

降压电容 C 1 、泄放电阻 R 1 、续流二极管VD 1 、整流二极管VD 2 、滤波电容 C 2 等组成电容降压整流电路，将220V市电直接转换为直流电压供振荡闪光电路工作。比起变压器整流电路来说，电容降压整流具有电路简单、成本低廉、体积小、重量轻的优点。

自动关机电路、电源开关电路、NPN继电器开关电路原理

Sun, 03 Nov 2024 14:40:14 +0800

自动关机电路

比较器+ RC定时+三极管开关
R1和C1组成RC定时网络，Q1和Q2组成电子开关。
其工作过程：当把开关S1置于“关”时9V电池对电容C1充电，使得C1两端的电压等于电池电压。当把S1置于“开”时，电容C1接至运放的同相输入端（A），同时也通过R1放电，R2和R5分压得到约1.5V的电压加至运放的反相输入端（B），刚开机时电压A大于B，运放输出高电平，这说使用Q1 和Q2都导通，通过Q2的集电极输出9V电压，万用极工作。

随着C1的不断放电，A的电压不断下降，当A端电压小于B端电压时，运放输出低电平，Q2输出低电平，至于定时的时间，就取决于R1和C1了。其关系为：t=-ln（A/U）RC，其电U为电容的初始电压，A为终止电压。

电源开关电路

在电路上电之前，开关“TEST”断开，单片机也没有通过VCC加电，此时，T1的基极通过R9（100k）接地，处于截止状态，T3的基级电阻R7所连接的Test，T1都处于截止状态，所以T3也处于截止状态。

电源+9V被T3隔离，没有加载稳压芯片IC2上，IC2的输出VCC保持低电平。

NPN继电器开关电路

当由于晶体管的开关作用向线圈供电时，由于欧姆定律（I = V / R）所定义的线圈直流电阻，将流过最大电流，其中一些电能存储在继电器线圈的磁场内。

当晶体管切换为“ OFF”时，流经继电器线圈的电流减小，磁场消失，磁场中存储的能量必须到达某个位置，并且在线圈上试图保持继电器线圈中的电流时会在线圈两端产生反向电压，此动作会在继电器线圈上产生一个高电压尖峰，如果堆积会损坏开关NPN晶体管。

防止损坏半导体晶体管，在继电器线圈两端连接了一个“续流二极管”，也称为续流二极管，续流二极管将线圈两端的反向电压钳位到大约0.7V，耗散了存储的能量并保护了开关晶体管，续流二极管仅在电源为极化直流电压时适用，AC线圈需要不同的保护方法，使用了RC缓冲电路。

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反激开关电源原理图解

Tue, 24 Sep 2024 11:21:59 +0800

一.我们先来认识一下反激变换器

1.反激基本电路:

2．工作原理：

变压器的一次和二次绕组的极性相反，这大概也是Flyback名字的由来：a.当开关管导通时，变压器原边电感电流开始上升，此时由于次级同名端的关系，输出二极管截止，变压器储存能量，负载由输出电容提供能量。b.当开关管截止时，变压器原边电感感应电压反向，此时输出二极管导通，变压器中的能量经由输出二极管向负载供电，同时对电容充电，补充刚刚损失的能量。

3.反激电路的演变：

可以看作是隔离的Buck/Boost电路:

4.在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。二．Flyback的工作模式:1.DCM(discontinuous current mode)&CCM(continuous current mode)根据次级电流是否有降到零，反激可以分为DCM和CCM两种工作模式。两种模式有其各自的特点。下面两种工作模式时的波形(理想波形)。

反激变换器工作在CCM下的各个波形

反激变换器工作在DCM下的各个波形

3.工作模式：

1）电压电流波形2）用电感变压器模型来标示工作工作过程；也可以原副边分开讨论，用电压源来代替中间的转换。

4.波形震荡的来源：

1）开关管关断时的震荡来源于漏感；

2）断续时的震荡，主要原边电感了，因没有了反射电压嵌位。我们可以把反射电压当作一个电压源.

5.实际不理想时开关管所承受的电压是什么样的那？

a.(1)开关管电压分为几部分：

Vds=VDC+VRo(N*Vo)+Vlk

b.(2)VDC没有什么好解释的；VRo是因原边开关管关断副边二极管导通，输出电压通过变压器反映到原边的电压(N*Vo)；除了变压器制约住的电压还有制约不住的漏感电压Vlk，既然是漏感电压，当然和变压器的漏感有关系了。这个电压是我们讨厌的！

c.(3)如果来限制漏感电压那？RCD吸收钳位电路，利用电容吸收，靠二极管钳位，通过电阻把漏感能量消耗掉。设计的原则是让RCD能够消耗掉漏感能量，发挥该有的作用，但又不能过猛成为原边一个吃激磁电感能量负载。

6. 变压器，电压电流波形，二极管反向恢复：

1)反激的变压器与其说是变压器莫如说是电感,但我们又不能否认它是变压器;

2)变压器都会存在或多或少的漏感，相对于原边变存在，相对于复边亦存在；

3)电压波形的两处震荡：

a.CCM模式时,只有开关管关断时,由于漏感引起的震荡（Lk和C）;b.DCM模式时,还有副边电流为零，原边电感失去NVo嵌位，引起震荡(Lm和C）；

c.所有的震荡，甚至包含功率转换的基本开关，都是EMI的来源；

5)同时，我们知道二极管存在反向恢复问题：

a.CCM模式，会有该问题；

b.DCM模式，因电流已将到零了，所以基本不存在这个问题；

三.再谈Vds:

Vds=VDC+VRo(n*Vo)+Vlk;

这个公式我再谈两点：

a.如果还考虑到副边整流管的压降，应该是n*(Vo+VDsec);因VDsoec很小，忽略了，前提是n不大时。

b.在我们设计时，输入电压和输出电压是定下来，我们无能为力，但是匝比是我们自己设计的。有时候，我们为了迁就选择标准的管子，我们电压偏高时，就要来轻微的调整匝比来满足我们的设计。

四.再谈一下断续和连续的问题：1.原副边的制约关系:a.Uo=D/（1-D）Vin这是Flyback的电压制约公式，这里没有负载参数，说明理论上输出电压不受负载影响，这个最经常出现的公式只是在CCM下成立的奥。b.如果在DCM模式下，原边与副边靠的功率守恒来制约，这样输出电压的公式为：Vo=VinTon*Sqrt(R0/2TLp)输出电压与负载大小有关系，电压与负载成反比，因此原则上开环不能空载运行的哈，不要忘了呀。2.断续和连续的真实波形是怎样的那？其实反激真是很神奇的一个拓扑，简单而又十分高深；对于最基本的问题，我也是了解了其中的30%而已。小功率机种Flybck真是最佳选择，多小那？在LLC没有被人们掌握好之前，200W都有用的，现在75W以上的人们开始考虑用LLC了，效率却是做得更好。3.在开关管关断时有来源于漏感的震荡；在转入DCM时也有震荡，但这个震荡是主电感在震荡了。我有时根据这个震荡来判断你是DCM还是CCM，这是我自己所采用的方法。五.再谈Flyback的变压器1.在反激电路中，输出变压器T除了实现电隔离和电压匹配之外，还有储存能量的作用，前者是变压器的属性，后者是电感的属性，因此有人称其为电感变压器，有时我也叫他异步电感。2.Flyback电路没有输出滤波电感，或者更准确的说反激可以没有输出滤波电感，用蔡明的话来讲，这是为什么那？我得理解是因第一条，实际上在电流回路中已经有了电感了，所以可以不在有；3.Flyback的变压器要存储能量，这不是变压器的属性，这是电感的属性；变压器要存储能量，所以变压器一般要开气息；有的朋友可能对我前面的话不理解，存储能量和气息有什么关系那？是因一旦开了气息，能量主要保存在气息中。六.

编辑

6.副边的电流大家自己推吧哈；九.开关频率fs:（1）开关频率fs=1/(ton+toff):ton=I_P*L/Vin;toff=I_P*L/(N*Vo);（2）更精细的计算应该加上VDS的上升和下降时间:t_Lleak=Cp*VDS/I_P;t_w=pi*sqrt(Cp*Lp);fs=1/(ton+toff+t_Lleak+t_w)十一.我们再谈谈Flyback变压器开气息的目的哈：先看图，我发现图是最直接的展现形式，不信，您看：

十二.关于电流我想再唠叨两句：给大家一个图形哈，图形最直观；大家对平均值，峰值，等一看图形就知道了：

电路的损耗和什么相关那？有效值；我解释一下，有效值的最基本概念(初中):定义：时变量的瞬时值在给定时间间隔内的均方根值；怎么算？：需要大学里学的积分了，把瞬时值表达出来，根据定义进行运算积分求得。简单吧，技术的本身应该是简单的；

电流热效应

有效值是根据电流热效应来规定的，让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。

常用的锂电池充电电路双节锂电池充电电路简介

Tue, 24 Sep 2024 11:20:29 +0800

一、对锂电池的了解

1、锂电池的充电：

充电电流（mA）=0.1～1.5倍

电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。

2、锂电池的放电

标准地，一般锂电池的充放电公式可以定义为：

充放电时间（分钟）=容量*1.1/电流（mA）*60

其中，1.1代表系数；

3、锂电池保护电路

充电保护电路，选择芯片DW01和GTT8205的组合，可以做到短路保护，过充过放电的保护。

二、单节锂电池充电电路

1、二极管充电电路

2、4054充电电路

3. TP4056充电电路

(1) 充电电流可以通过电阻R8进行编程。公式：IBAT = 1200 / R8 精度在10%；

(2) 充电状态，红灯亮，绿灯灭；充满状态，红灯灭，绿灯亮；

(4) BAT接10UF的电容，无电池（TEMP端接地）时，红灯闪烁，绿灯亮；

(5) Layout的时候，由于TP4056为ESOP8封装，所以芯片底部要开窗，使芯片更好的接地，且Bottom层也要适当的加大开窗面积，加强TP4056的散热；

(6) 如果需要增加热调节电流功能，需要在DC5V串一个0.25欧1206封装的电阻；

让这个电阻承担一部分热量，减小芯片发热，来增加锂电池充电电流。

三、双节锂电池充电电路

1、DC5V给7.4V锂电池充电

注意事项：

2.R9的作用：保护芯片的第8脚，防止充电器上的瞬时高压损坏芯片；

3.R15的作用：防止出现拔掉充电线，充电灯还亮的问题；

4.肖特基二极管D2的正向电流要大于1A，不能使用IN5819（S4）,建议使用经常用到的SS14、SS24、SS34等；

5.Layout时，电感应尽量靠近芯片摆放，且电感下面不能走线，电感同层下面的铜要挖空。

2. DC9V经过二极管给7.4V锂电池充电电路

3. DC9V通过TCS6207充电管理芯片给7.4V锂电池充电电路

（1）Layout时，电感应尽量靠近芯片摆放，且电感下面不能走线，电感同层下面的铜要挖空。

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