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文档简介

1、MCU故障时负载保护电路设计今天，我们来聊聊怎样设计一个高可靠的负载开关电路。从需求分析到原理实现，再到设计验证。采用MCU来控制一个外部功率开关是一个非常常见的需求。比如MCU用ADC检测电源输出电压，当出现异常情况的时候，需要快速切断输出 进行保护。这个需求很简单，一般是这样实现的（图1）如图所示， Control 电平控制 Q1 三极管的导通，继而控制 Q2 的导通， 实现 VCC 输出到 OUT 。这往往是最后一道防线，如果 MCU 死机或跑飞，导致控制失效，那么可 能会造成后端烧毁的严重后果。有没有办法在 MCU 死机或者是跑飞的情 况下，电路能实现高可靠性的自动的保护呢？我们考虑，

2、当 MCU 死机或跑飞的时候，电平是固定的。也正因此才会造 成失控的情况。所以我们是否可以采用电平不固定的形式来作为 MCU 正 常工作的标记呢？就跟有些 LED 指示灯一样，闪烁的时候代表正常。也就是说，当上图的 Control 信号是方波的时候，代表正常， Q2 导通。 当 Control 为固定电平的时候，代表异常， Q2 不导通。这样就能实现完 善的保护了。如何实现这个电路呢？Q1 、Q2 的导通截至，还是需要固定电平来进行控制的。如果把（图 1）的 Control 直接改成方波，那 OUT 输出也会变成方波。vccQ22301r*inrOLJlControflZZAR1R3 lOk

3、RLOAD10kQ180501GND（图2）以图2为例，需要将Control连接的A点输入方波，在B点变成高电平, 把高电平和低电平输入变成低电平。首先，我们要解决A点输入高电平或低电平的时候，B点为低电平。什么 形式的电路能解决这个问题呢？电容！于是我们尝试这样的电路这样确实能解决高电平或低电平输入的时候， B点输出为低电平但方波输入的时候，问题仍然存在怎样在上述基础上，将方波变成高电平呢？可以利用电容积分电容。禾I用方波给电容充电，转化成直流电平。于是我们修改为以下电路一一但实测会发现，这样并不能解决问题。C2无法实现充电。原因是因为电流 会从C1回流回去。那怎样解决回流问题呢？ 单向导通，那就是二极管呗。实测发现，加上D2二极管之后，在B点测量没有办法达到预期的电压。 这里实际输出是负压。所以必须提供一个回流通道。于是再修改为除了增加D1之外，同时还调整了 R2和R1的顺序和阻值，调整了 C2的 容值。阻值调整是为了减少电阻分流，使得电容充电更快。而 R2同时还 起到一个非常重要的作用是当 A点输入为直流电平时，可以通过R2消耗 C2上的能量，使得Q2关闭。以上，这个电路就设计完成了。 我们通

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