Although microcontrollers generally run at low voltages, such as 3.3 V, they often need to control loads running at higher voltages like 12 V. If switching the low side isn’t an option, the microcontroller needs a way to control a high-side switch from its low-voltage output.
图中的电路提供了简单的解决方案。除了使用少量组件外,它还提供过压保护作为奖励。只要输入电压低于大约15 V,输出电压就会等于输入电压(减去微小V.ce晶体管Q2下降)。
然而,一旦输入电压超过这个限制,电路就开始作为一个低压降稳压器(LDO),将输出电压限制在15 V。如果输入电压偶尔超过额定负载电压,这个特性是有用的,但负载开关需要保持有效否则。
晶体管Q1和电阻器R1形成电流水槽。微控制器的输出电压(V哦)和Q1的基极-发射极降(V是)在电阻上产生稳定的电压,产生(V哦- - - - - - V是3.3V微控制器的/ R1,或约1.2 mA。大多数该电流流过Q2的基础,控制负载。当微控制器输出变低时,此电流降至零,从而切换负载。
齐纳二极管D1提供R1电流的替代路径。如果二极管的击穿电流是vZ.,当输出电压超过V时,它将开始进行Z.+ V.哦- - - - - - V是对于12V二极管和3.3V微控制器,或约14.6 V。由于R1两端的电压是恒定的,因此二极管有效地“窃取”Q2基部的电流,从而减少流入负载的电流量。这种负反馈使电路类似于电压调节器。
要将此电路应用于您的应用,请调整R1,因此Q2的基本电流等于最大负载电流(i最大限度)除以Q2的增益(b),或者R1 = b×(V哦- - - - - - V是) /我最大限度。务必选择Q2的晶体管,可以消散在过压事件期间产生的热量。
没有直接的方法来计算准确的输出电压,所以最快的方法是尝试几个齐纳二极管电压,并选择一个工作。一个好的起点是选择齐纳电压VZ.等于所需的输出电压减去微控制器电压。这只是一个过压保护器,因此不需要很高的准确性。
如果过压保护并不重要,只需删除齐纳二极管。由此产生的负载开关仅使用三个组件,并保留使用实际电流源驱动Q2基础的优点。即使输入电压变化,Q2的基电流也保持恒定。
微控制器通过控制由Q1和Q2形成的高侧开关来转动负载。Q1的电流汇动作控制负载电压。