虽然微控制器通常运行在低电压下,如3.3 V,但它们经常需要控制负载运行在高电压下,如12 V。如果切换低侧不是一个选项,微控制器需要一种方法来控制从其低压输出的高侧开关。
图中的电路提供了一个简单的解决方案。除了使用很少的组件外,它还提供过电压保护。只要输入电压低于大约15v,输出电压就等于输入电压(减去微小的V)CE晶体管Q2下降)。
然而,一旦输入电压超过该限制,电路开始用作低压丢弃调节器(LDO),将输出电压限制为15V。如果输入电压偶尔超过额定负载电压,则该功能非常有用,但是负载交换机需要保持有效。
晶体管Q1和电阻R1形成一个电流接收器。单片机的输出电压(V哦)和Q1的基础发射器下降(v是)在电阻器上产生稳定的电压,产生电流(V.哦- V.是)/R1,或约1.2 mA的3.3 v微控制器。大部分电流通过Q2的基座,基座控制负载。当微控制器输出变低时,电流降至零,断开负载。
齐纳二极管D1为R1的电流提供了一个替代路径。如果二极管的击穿电流是VZ,当输出电压超过V时开始导电Z+ V哦- V.是对于一个12伏的二极管和一个3.3伏的微控制器,约为14.6伏。由于R1上的电压是恒定的,二极管有效地“窃取”了Q2的电流,减少了流入负载的电流。这种负反馈使电路像一个电压调节器一样工作。
为了将这个电路应用到你的应用中,调整R1,使Q2的基电流等于最大负载电流(I马克斯)除以Q2的增益(b),或r1 = b×(v哦- V.是)/ 一世马克斯.请确保为Q2选择一个晶体管,它可以散热在过压事件期间产生的热量。
没有直接的方式来计算精确的输出电压,因此最快的方法是尝试几个齐纳二极管电压并选择工作的电压。一个良好的起点是挑选齐纳电压VZ使之等于所需输出电压减去单片机电压。这只是一个过压保护器,所以不需要很高的精度。
如果过电压保护不重要,只需移除齐纳二极管。由此产生的负载开关只使用三个组件,并保留了用实际电流源驱动Q2基板的优势。即使输入电压改变,Q2的基电流保持不变。
单片机通过控制由Q1和Q2组成的高侧开关来关闭负载。Q1的电流吸收作用控制负载电压。