三极管优点：耐压高；缺点：电流驱动 MOS管优点：开关速度快，电压驱动 一、一键开关机电路（小鱼冠名） （知识点不多，但是电路设计很巧妙） 1.1效果 按下按键松开→ 再次按下按键松开→ 1.2电路过程及原理 1.2.1上电，开关断开 上电时，开关断开→通过，给电容充电→电容上方电压达到→三极管基级电压为0→三极管断开→MOS管栅极电压为→不小于负的→MOS管关断→ 1.2.2按下开关 电容电压为→三极管基级电压为，三极管导通；同时通过放电→MOS管栅极经三极管导通至地，MOS管栅极电压为0→小于负的→MOS管导通→，电路处于开机状态。 1.2.3松开按键 当电容电压放电到等于三极管BE之间的开启电压，约0.7v时，三极管饱和导通电流由通过提供，三极管一直开启。这时即使松开按键，电路仍处于开机状态。 三极管导通时，集电极的电压约0，所以电容的电压也会接近于0。 1.2.4再次按下按键 按下按键→电容上端电压为0，三极管基级电压为0→三极管断开，MOS管栅极电压为→MOS管关闭→ 其中，由于电阻选取的非常大，使不能通过，使三极管导通，而且电容的电压也不能升高。 1.2.5松开按键 松开按键，通过，给电容充电→电容上方电压达到，再次按下按键后，电路又处于开机状态。 1.3器件参数 输入电压3~6v，器件参数可以参考下面的数值。 1.4电路缺点 当输出端连接的负载电容比较大时，容易出现MOS管关不断的情况。可以在输出端对地接一个几百欧的限流电阻，原因如上。 1.5陈氏总结 纵观整个电路过程：开关控制电容，电容控制三极管，三极管控制MOS管。 二、延时开关电路 （本电路知识很基础，但是讲解过程非常联系单片机实际情况） 2.1效果 配合单片机程序实现长按两秒开关机，短暂按下松开其他需要的功能。 2.2电路说明 =单片机上电电压=3.3V 单片机输出口：单片机写信号 单片机输入口：给单片机信号 的作用：反馈给单片机开关S1按下与否的状态。 D4上拉电阻接到3.3v，即单片机的一直是高电平，除非按下按键，D4就导通将拉低到0.7V。由于口写程序的时候，有上下限，例如在1v以下都是低电平，2.5v以上都是高电平（模数转换）。 2.3电路过程及原理 2.3.1按下和松开开关 按下开关后，电流通过→R15→D5→S1→GND将G点电压下拉为二极管的管压降0.3v。，MOS管导通，很小，单片机上电。接受开关关闭的信号后，单片机将设置成高电平，此时由于Q9导通，无论开关是按下还是没有按下，MOS管始终导通。 类比上一个电路，该电路此时如果误操作了开关也没有事，由处的高电平来保证单片机上电，不像上一个电路利用不太可靠的电容充放电。 2.3.2延时两秒开关机 利用对开关的监视功能，开/关机时开关闭合两秒，单片机系统做亮屏/息屏、接通/断开传感器、设置高/低电平等动作，松开按钮彻底开/关机。监视下还可以编写短暂开关键的其他作用，达到长按两秒开关机，按一下就松开是其他功能。 三、与门电路（跟我学电脑冠名） （本电路十分简单，但是别出心裁的使用方法） 3.1效果 两个三极管都给高电平导通才可以驱动MOS管，输出才有电压。 四、H冠名 4.1效果 该电路和二中的电路有异曲同工之妙。 该电路可以实现软开启功能，增加一个电容（C1），一个电阻（R2）。 软开启，是指电源缓慢开启，以限制电源启动时的浪涌电流。 4.2电路过程及原理 4.2.1不上电且Control 为低电平或高阻 控制电源开关的输入信号Control 为低电平或高阻时→三极管Q2的基极被拉低到地，为低电平→Q2不导通→MOS管Q1的Vgs = 0（电源没上电）→MOS管Q1不导通→+5V_OUT 无输出。 电阻R4是为了在 Control 为高阻时，将三极管Q2的基极固定在低电平，不让其浮空。 4.2.2刚上电且Control 为低电平或高阻（实现软启动） 当电源 +5V_IN 刚上电时，要求控制电源开关的输入信号 Control 仍为低电平或高阻，即关闭三极管Q2，从而关闭MOS管Q1。 因 +5V_IN 还不稳定，不能将电源打开向后级电路输出。 电源 +5V_IN 上电完成后，MOS管G极与S极两端均为5V，仍然Vgs = 0。 电容上没有充电。 4.2.3上电完成且Control 为高电平 ①三极管Q2的基极为0.7V，可算出基极电流Ibe为： （3.3V - 0.7V） / 基极电阻R3 = 0.26mA ②三级管Q2饱和导通，Vce ≈ 0。电容C1通过电阻R2充电（现在由于三极管可以导地了），即C1与G极相连端的电压由5V缓慢下降到0V，导致Vgs电压逐渐增大。 ③MOS管Q1的Vgs缓慢增大，令其缓慢打开直至完全打开。最终Vgs = -5V。 ④利用电容C1的充电时间实现了MOS管Q1的缓慢打开（导通），实现了软开启的功能。 4.2.4上电完成且Control 为低电平 电源完全打开后，+5V_OUT 输出为5V电压。 此时将 Control 设为低电平，三极管Q2关闭，电容C1与G极相连端通过电阻R2放电，电压逐渐上升到5V，起到软关闭的效果。软关闭一般不是我们想要的，过慢地关闭电源，可能出现系统不稳定等异常。
最近对MOS管的驱动设计进行相关思考和仿真，这里将一些感悟写出来，仅供记录。 使用分立器件搭建MOS驱动的话，一般会使用互补的三极管搭建图腾柱电路，但是为什么会是图腾柱的结构不是半桥的结构呢？又为什么是要用三极管呢？用MOS管不可以吗？因为这些思考，便开始了一些仿真和实验。 首先，下图是经典的图腾柱结构，这个电路是可以正常驱动MOS的。 但是，这个电路存在一些不足之处，比如输出的电压总是不能到电源轨，会差一个VBE的结压降（个人认为是VBE，有些文章写的是CE结压降，但是我认为这里是电压跟随器形式，输出跟随B极电压），大约是0.7V左右，虽然存在这个问题，但是拿来驱动MOS是没问题的，因为MOS也是有一个开启电压的，但是用着总是不太舒服。同时注意这里的三极管一般选取大电流、高放大倍数的，最好是开关三极管。 由于输出受限，所以就引发了我的思考，下面是使用MOS搭建的类似电路。 首先要明确的是，上面电路基本不能正常工作。因为这样也基本是电压跟随的形式，但是输出会与输入有一个MOS开启电压的差距，显然比三极管大多了。由此导致后级的功率MOS更不能正常工作了。 然后又搭建了下面两种半桥结构的电路。 上面两种电路都勉强可以工作，但是会存在驱动管上下直通的问题，导致驱动管有直通电流会引起较大的损耗，解决的办法最好是加入死区控制。但是死区电路较为复杂且难以使用分立元件很好匹配，所以经过试验之后，引出了上面使用MOS搭建的电路，上面将MOS驱动的充放电电路使用二极管区分开来，并且使用RC对MOS的开启信号进行简单延时。效果仿真还是基本可以的，但是在输入频率变化的时候可能会影响效果，比如在LLC电路中不一定能应用。这种MOS半桥电路在有些驱动芯片的数据手册上面见到过，可能使用集成电路工艺可以实现更好的死区匹配以实现这种方式。 至于上面的三极管半桥方案，因为三极管是电流驱动器件，可以用基极电流限制最大电流，也可以利用电阻或电感减缓直通的损耗，但是不建议这样用，没太大必要，驱动MOS的话直接用三极管搭建图腾柱电路就可以实现很好的效果了。 至于死区电路，有下面的仿真。本来我想把下面电路应用，但是发现MOS的电平匹配也比较麻烦，所以就以失败暂时告终了。后面再想办法处理吧。 上面电路核心就是利用与门将原始信号和经过延时后的信号求与逻辑，可以延迟上升沿信号。同样，可以使用或门来对下降沿信号进行延迟。将设计一个小板子用来实现单独PWM信号的死区生成。
在数字电路中，所谓“门”就是只能实现基本逻辑关系的电路。最基本的逻辑关系是与、或、非，最基本的逻辑门是与门、或门和非门。逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立原件构成，成为分立元件门。也可以将门...
信号过冲问题产生的危害要注意 信号过冲是常见的信号质量问题，如果出现信号过程时，会给电路带来损坏或者潜在的隐患问题。 对于信号过冲问题，常常发生在信号快速切换时，如低电平到高电平或者高电平到低电平的切换时间出现。 对于过冲问题，需要注意，它可能在信号的完整性，干扰等方面给整体电路带来隐患。 它可能会导致信号失真，使得信号的完整性与数据传输的准确性产生干扰，比如因过冲产生的振铃电压波动，就可能导致高低电平的读取造成误判，从而影响整体的信号传输。 同时过冲问题是会增加电磁辐射的，可能会干扰其他电路或设备，对于比较严重的过冲，甚至是会损坏接收端的电路的，比如说CMOS器件等（过冲时间过长或电压过大时造成器件失效）。 电容在刚一通电时，相当于短路 为什么电容器在刚一通电瞬间表现的像短路呢？这个主要原因就是电容在初始充电阶段的时候，内部是没有电压的，因此，电容两端的电势差为零，导致瞬时电流会快速进入电容，此时相当于短路。 这个就是电容的特性，在未通电的时候，电容的两端相当于一个没有充电的电荷存储设备，所以在通电的一瞬间，电容内部还没有电荷积累，这个时候就相当于一个空的容器，可以看成一个导体，并且这个导体电阻很低，电流可以快速的通过，所以此时是可以看成短路的，不过这个短路现象持续的时间极短，电容器会逐渐充满电荷不再表现出短路特性。
DC-DC 电路设计技巧及器件选型原则 1.概念：DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳 指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。2.特点：其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。通常效率在70%以上，效率高的可达到95%以上。其次是适应电压范围宽。 A:调制方式1: PFM（脉冲频率调制方式）开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。2: PWM（脉冲宽度调制方式）开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。B:通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。02.架构分类1）常见的三种原理架构：A、Buck（降压型DC/DC转换器）B、Boost（升压型DC/DC转换器）C、Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器） 2）Buck电路工作原理详解伏秒平衡原则：处于稳定状态的电感，电感两端的正伏秒积等于负伏秒积，即：电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。当开关导通时：输入电压Vin加到LC滤波器的输入端，电感上的电流以固定斜率线性上升。如下图当开关关断时：由于电感上的电流不能突变，电感中存储的能量向负载释放,电感电流通过二极管续流，在这个阶段，电流波形是一条斜率为负的斜线。如下图图703.设计技巧及主要技术参数选用要求DC-DC电路设计至少要考虑以下条件： A.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。B. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。 1.输入/输出电压(Input &Output Voltage)：Vin/Vout 要按照器件的推荐工作电压范围选用，并且要考虑实际电压的波动范围，确保不能超出器件规格。2.输出电流(Output Current)：Iout器件持续的输出电流能力是一个重要的参数，选用时要参考此参数，并要保留一定的余量。此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况，综合来确定，并满足降额要求。3.纹波(Output ripple)：Vpk-pk纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。要关注轻载和重载纹波，一般轻载纹波要大。注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。实际测试下各种场景负载下的情况。通常选用示波器20M带宽来测试。4.效率(Efficiency)： 要同时关注轻载和重载两种情况。轻载会影响待机功率，重载影响温升。通常看12V输入，5V输出下10mA的效率，一般要80%以上。 5.瞬态响应(Transient response)：瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。要求输出电压波动越小越好，一般按峰峰值10%以下要求。实际要注意按推荐值选用反馈电容。常见取值在22p到120pF。 6.开关频率(Switching Frequency)：fsw常用的开关频率多数在500kHz以上。较高的开关频率1.2M到2M的也有，由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好，故主要集中在5V低压输入小电流的产品。开关频率关系到电感电容的选用，其它如EMC，轻载下噪音等问题也与之有关。 7.反馈参考电压及精度(Feedback Voltage &output accuracy)：Vref反馈电压要与内部的参考电压相比较，配合外部的反馈分压电阻，输出不同电压。不同产品的参考电压会有不同，如0.6~0.8V，替换时注意调整反馈电阻。 反馈电阻要选用1%精度，只要根据厂家推荐来选，一般不要选的过大，以免影响稳定性。参考电压精度影响输出准确度，常见精度在2%以下，如1%~1.5%,精度高的产品成本会有差别。根据需要选择。 8.线性稳定度和负载稳定度(line/load regulation)：线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。一般要求1%，最大不要超3%。 9. EN电平：EN高低电平要满足器件规格要求，有些IC不能超出特定电压范围；电阻分压时注意满足及时关断，并且考虑电压波动最大范围内要满足。由于时序控制的需要，该引脚会增加电容，为了电平调节和关断放电，同时要有对地电阻。 10.保护性能：要有过流保护OCP，过热保护OTP等，并且保护后条件消失能自恢复。 11.其它：要求有软启动；热阻和封装；使用温度范围要能覆盖高低温等。 04.器件选型一般原则✔普遍性✔高性价比✔易采购生命周期长✔兼容和可替代✔资源节约✔降额✔易生产和归一化 05.外围器件选择的要求 1.输入电容：要满足耐压和输入纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍以上输入电压。注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。 2.输出电容：要满足耐压和输出纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍。纹波和电容的关系： 3.BST电容:按照规格书推荐值。一般0.1uF-1uF。耐压一般要高于输入电压。 4.电感：不同输出电压的要求感量不同；注意温升和饱和电流要满足余量要求，一般最大电流的1.2倍以上（或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流＋0.5*电感纹波电流）。通常选择合适的电感值L，使ΔIL占输出电流的30% to 50%。计算公式： 5. VCC电容：按规格书要求取值，不能减小，也不要太大，注意耐压。6.反馈电容：按规格书要求取值，不同厂家芯片取值不同，输出电压不同也会有不同的要求。 7.反馈电阻和EN分压电阻：要求按规格书取值，精度1%。06.PCB 设计要求 输入电容就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响。电容地端增加过孔，减少阻抗。 2.功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积，较少噪声辐射。SW是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积，远离敏感的易受干扰的位置。如，电感靠近SW引脚，远离反馈线。输出电容靠近电感，地端增加地过孔。 3. VCC电容应就近放置在芯片的VCC管脚和芯片的信号地之间，尽量在一层，不要有过孔。 4.FB是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的最常见原因。1)FB电阻连接到FB管脚竟可能短，靠近IC放置，减少噪声的耦合；FB下分压电阻通常接信号地AGND；2)远离噪声源，SW点，电感，二极管（非同步buck）；FB走线包地；3)大电流负载的FB在负载远端取，反馈电容走线要就近取。5.BST的电容走线尽量短，不要太细。6.芯片散热要按设计要求，尽量在底下增加过孔散热
非线性应用的运放器是工作在传输特性的正负饱和段，输出电压只有正负最大值Uom两种取值。 运放器工作在开环状态时(不加负反馈)，输入端的电位只要有一点差异，则输出电压极容易达到饱和段，如果再加入正反馈，则输...
第一个电路是我素未谋面的朋友抄的电路，这个电路是在一个已经量产产品上的电路，所以说大家也是可以放心借鉴与参考（可以适当增加防护或缓起等）。做低功耗的应该会比较实用，因为断电就是0功耗（仅有一点点PMOS漏电），非常好用省电。
1. 电池或电源问题 原因： 电池在低温环境下放电能力降低，内阻增大，可能导致设备供电不足。 电源管理电路无法正常启动或供电电压偏低。 我们设备采用锂电池，锂电池在低温时候放电能力急剧下降。锂电池的电解液负责锂离子的传导，在低温下，电解液的粘度会增加，甚至可能部分结晶化，导致锂离子的迁移率显著下降。这种传输能力的降低会直接影响电池的内阻增大，使得电池的放电能力减弱。 解决措施： 使用低温性能优异的电池（如锂亚硫酰氯电池或特殊锂离子电池）。 测试供电电路在低温环境下的输出是否稳定，必要时优化电源设计。 增加加热器或电池保温措施。 我们先定位问题，由于是室外移动设备。我们采取给怀疑的电源模块贴暖宝宝的方式，看能否改善，先锁定聚焦具体的问题点；同时在杭州实验室用高低温温箱同步实验，看电源模块是否有问题。 2. 电容器特性退化 原因： 常规电解电容器在低温下等效串联电阻（ESR）增加，导致滤波效果变差。 陶瓷电容的温度特性可能使电容值下降。 解决措施： 替换为宽温度范围（如 -55°C 至 +125°C）的低温专用电容器。 优化电源滤波电路以适应低温特性。 增强电容滤波特性，增加设计余量，考虑低温情况下，电容容值和ESR变化带来的影响，以及选择更大容值，或者更低ESR电容。 3. 振荡电路启动失败 原因： 晶体振荡器在低温下起振困难或频率漂移。 晶体参数与电路不匹配，导致低温下的振荡裕度不足。 解决措施： 使用宽温晶体振荡器或增加起振电路的裕度。 在低温环境下测量振荡信号，并调整匹配电容值。 4. 半导体器件性能下降 原因： 半导体器件的阈值电压随温度变化，低温下可能导致MOSFET或BJT无法正常导通。 放大器的偏置点可能偏移，导致工作点异常。 解决措施： 选择适合低温工作的半导体器件（标明工作温度范围）。 调整电路设计，确保器件在低温下的工作点正常。 这种情况是比较多大。 二极管的低温特性 特性变化： 正向压降增大： 二极管的正向压降（Vf）随温度降低而增加，每降低 1°C，典型值增大约2−2.5mV。 在低温下，正向压降过高可能导致电路无法正常导通。 反向漏电流减小： 低温会降低少子浓度，反向漏电流显著减小，有利于减小反向功耗。 针对这个特性来说，高温容易出问题。 开关速度变化： 开关速度可能受影响，尤其是高速肖特基二极管，因载流子存储效应变慢。 解决措施： 选择正向压降更低的器件（如低温特性更好的肖特基二极管或快速恢复二极管）。 增加电路的驱动裕量，确保二极管在低温下仍能导通。 验证开关频率与二极管的反向恢复时间匹配。 三极管（BJT）的低温特性 特性变化： 增益变化： 三极管的直流增益（hFE）在低温下减小，这是由于少子寿命缩短导致的。 低增益可能导致放大器性能下降，或开关电路驱动不足。 V_BE 电压升高： 基-射极电压（VBE）随温度降低而增加，约2mV/°C 如果驱动电压不足，可能导致器件无法完全导通。 饱和电压降低： VCE(sat)（饱和压降）通常会降低，有利于开关损耗减小。 解决措施： 调整偏置电阻值或选择宽温增益稳定的器件。 增加驱动电压裕量以应对VB增高问题。 对开关电路，测试是否在低温下仍能进入完全饱和状态。 MOSFET 的低温特性 特性变化： 阈值电压Vth增加： MOSFET 的开启阈值电压Vth随温度降低而增加，这可能导致低栅压驱动的电路无法导通。 导通电阻RDS(on)减小： 低温下载流子迁移率增加，使RDS(on)减小，导通损耗降低。 开关特性变化： 栅极电容的特性可能随温度改变，影响开关速度。 雪崩耐量提高： 在低温下，MOSFET 的雪崩电流能力（耐压能力）通常增强。 解决措施： 选择阈值电压较低的 MOSFET（如适合低温工作的逻辑级 MOSFET）。 测试栅极驱动能力是否足够，以确保 MOSFET 在低温下能完全开启。 针对高速开关电路，优化驱动电路的电容匹配。 5. 机械与连接问题 原因： 热膨胀/收缩效应导致机械连接松动或接触电阻增大。 PCB设计中，某些焊点在低温下产生微裂纹，导致接触不良。 解决措施： 检查和优化PCB工艺，确保焊点质量。 使用宽温范围的连接器或焊接材料。 6. 软件/固件启动逻辑问题 原因： 系统在低温下的时序或复位逻辑异常，可能是由时钟源或电源稳定性引起。 低温下 ADC 或其他关键传感器读取值异常，导致错误判断。 解决措施： 调整初始化逻辑，增加对关键时序的监控和恢复。 校准温度传感器，增加低温下的异常检测和容错机制。 7. 其他外部因素 原因： 冷凝水或霜冻短路电路。 低温导致材料变脆，可能引发机械损坏。 解决措施： 在低温环境下进行防潮设计，如涂覆防护漆。 对设备进行严格的低温机械性能测试。
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