目录 电容 集成电路 NE555 比较器 双稳态触发器 输出电路 放电电路 复位电路 分压电阻 最终简化版： 双稳态电路（双按键控制开关） 单稳态电路 无稳态电路 电容 1.特性：充放电，隔直流，通交流 2.电容是通过聚集正负电荷来存储电能的 3.电容充放电过程可等效为导通回路 4.多电容并联可以把容量叠加，但是多电容串联就不会，只会叠加电容的耐压值。 6.电容充放电时相当于通路，充放电结束时相当于断路 集成电路 简称芯片或IC，就是把很复杂的电路集成到一个硅片上，把他插到面包板上，只加led和电池，就可以让一个复杂电路工作。 一些入门的芯片： 所有芯片都要有正负极的连接，不同芯片要求的输入电压不同，具体看手册。学看手册： 然后就是信号输入，主要是连接麦克风，光敏电阻之类的能产生信号的电路。 还有信号输出，主要连接LED，蜂鸣器，喇叭等用于输出效果的电路。 最后是设置电路，主要是外接电容，电阻这种方式来设置内部电路的相应功能和参数。例如LM386: NE555 时基芯片，是能产生时间基准的芯片，有定时器和延时开关。也可以实现其他用途。所有用途也只属于三种类型：双稳态，单稳态，无稳态。 双稳态：电路可以稳定保持在两种状态，比如家里的电灯开关 单稳态：只能稳定在一种状态，比如门铃 无稳态：没有保持在稳定状态，一致在跳变 把该芯片电路划分成独立电路： 比较器电路：用于电压比较 。详细学习可以看比较器的原理，线下先简化成下图： 去掉电源正负极（只是简便化，并不是把电源真去掉了）： 比较器 比较输入端的电压大小，在输出端输出电压值比较效果。 举例 输入端：+号输入3v电压，-号输入2v电压，3>2,所以输出端输出高电平，高电平就是电源电压，假如输入电源就是6v，那么输出的电压就是6v： 同理，下面这种情况输出低电压： 如果两个﹢号的电压相等，那么输出端就保持不变。但这只是理论上的，实际应用很难完全相等，应该尽量避免输入电压完全相等 双稳态触发器 输入和输出的关系 输出电路 他的输出端和Q端输出的是相同的，他的作用是提高电流的输出能力（因为有多个三极管的放大作用） 放电电路 实现过程： 他的b连接反Q的输出端，反Q输出高电平时，ce导通 复位电路 分压电阻 因为电阻串联分压的特性，所以三等分后： 最终简化版： 刚通电时，双稳态触发器没有触发，处于关状态，S和R都输入低电平，Q输出低，反Q输出高，3脚输出低电平，放电电路的三极管导通，7脚和负极导通，相当于也输出低电平。 之后让触发器触发，反Q变成低电平，3脚输出高电平，7脚不再输出高电平，三极管截止，又因为7脚没有上拉电阻，7脚处于无电压的悬空状态（开漏状态）。 如何让触发器进入触发状态？ 比较器2输出高电平，也就是2脚电压要小于2才可以，所以2脚连接负极（0v电压）。这样就可以触发了，3脚输出高电平，7脚处于悬空状态，因为是双稳态触发电路，即使2脚的0v电压断开，S重新变低电平，当前稳态也不变，3脚依然高电平 如何清除触发状态？ R端高电平，也就是6脚电压大于4，所以6脚接电源正极。 这里的三分之二电压引出了一条线，接在5脚，这个就是电压控制引脚，用来设置两段分压值的，通过外接输入电压改变两个电阻段的值： 所以就可以通过5脚来改变他下方两个电阻的分压值，当电路中不需要调节电压时，可以连接一个0.01uF的电容： 也可以悬空，不连接 以上就方便了芯片的引脚理解： 2和6是比较器的输入端，当2的电压小于vcc的三分之一，3脚输出高电平，只要输入一次就可以，即使2高于vcc三分之一电压，3脚输出也不变；只有在6输入了大于vcc三分之二电压时，3才变成低电平，这样的话6也会失效，只有2再次输入于vcc的三分之一时，3才变回高。 双稳态电路（双按键控制开关） 理解了上面，就可以搭配出双稳态电路，通过两个按键来点亮个熄灭LED 操作： 按键连接2脚和电源负极，按下按键，2脚输入0v电压，触发触发器，3脚输出高电平，点亮LED，因为能输出200mA电流，所以串联一个100电阻。 关灯按键，按下之后，6输入电源电压6v,触发状态清除，3脚低电平，LED灭。 如果两个按键都没按下，2和6都是悬空状态，电平不稳定，很容易被干扰，用手指触摸2脚都可能电量LED。 所以在2脚添加10K上拉电阻。在开灯键没按下时，2脚电压被10K电阻输入到6v电压。同理，6脚添加一个10K下拉电阻，没按键时，6脚被10K电阻输入0v电压，所以就稳定了 （就是给一个默认状态，避免因为悬空而产生的不确定状态） 单稳态电路（一个按键，开灯后延时熄灭） 通电时，3为低电平，7和负极导通，这时相当于电容两个引脚短接，会放电，7和6连接，6也是0v. 按键后3变高，led亮，7不再和负极导通，电容充电，充电过程中，6的电压会缓慢升高，升高到4v以上，大于三分之二电压，6就触发，3变回低电平，LED灭，7又和负极导通，电容放电。起到延时关灯效果。 延时时间由电阻R1和电容C1决定。延时时间T = R1 × C1 无稳态电路(不按键，亮灭各交替一段时间) 把2和6连一起，变成一个综合引脚，称他为2+6脚，加一个47K电阻，目的是当7和电源负极导通时，电容的电不会马上放光，而是通过47K电阻缓慢放电。然后正极和7加一个10K电阻，当7悬空时，让电源正极通过10K和47K电阻，给电容缓慢充电。 上电后，3为低电平，7和负极导通，此时电容中的电量通过47K电阻缓慢放电，电容正极的电压不断下降，降到小于三分之一电源电压时，2触发，3变高电平，LED亮，此时7和负极断开，悬空，电容不再放电，通过10K和47K电阻给电容缓慢充电，当电容正极电压升到大于三分之二电压时（4v）6触发，3输出低电平，LED灭，7再次导通，给电容放电。所以交替进行，如下两个图：
06 / 输出电容串联等效电阻ESR的要求 / 根据《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》“5.5 功率电感选型”章节所述： “降压电路中功率电感上的纹波电流会被后级的输出电容吸收或过滤”，只要输出电容有ESR这个参数，电流与电阻的乘积就是电压，即输出电容ESR引起的纹波电压的表达式 ΔVripple(ESR) = ΔIL * ESR。 此例中（参考TPS54561规格书或者[ 从0到1设计BUCK(2) | 为什么要设计电路？电源工程师必知的电路设计第一步！ ]设计需求），要求正常工作时的纹波电压不超过 0.5% * 5.0V = 25mV，且前文[ 从0到1设计BUCK(5) | 电流纹波系数选择，功率电感计算优化指南 ]已知纹波电流为1.591A，所以此例允许的最大ESR计算如下： 07 / 输出电容RMS电流的要求 / 根据《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.3.11 输出电容的瞬时电流、平均电流和有效电流”章节内容： 输出电容上均方根电流的计算公式为 Ico,rms = ΔIL / sqrt(12) ，且前文[ 从0到1设计BUCK(5) | 电流纹波系数选择，功率电感计算优化指南 ]已知纹波电流大小为1.591A，所以此例中输出电容上的均方根电流大小如下： 08 / 输出电容选型的其他要求 / ① 输出电容的额定电压至少是输出电压的1.25 ~ 1.5倍。 ② 更低ESR，X5R或更好材质的陶瓷电容，钽电解电容或铝电解电容。一般来说，ESR大小顺序是，陶瓷电容 < 钽电解电容 < 铝电解电容。 ③ 当需要使用较大容值（如220uF – 3300uF）的钽电容器或铝电解电容器时，最好将容值减倍后两个电容并联，且并联0.1uF陶瓷电容，这样相当于多个ESR/ESL并联，可以降低整体ESR/ESL。ESR越小，纹波电压越小；ESL越小，EMI越小。 ④ 还有一个常识是，在使用带极性的钽电容器或铝电解电容器时，正极接电源VCC，负极接电源GND。这在原理图设计时比较容易做到，但是在实际进行电源电路测试或调试时就需要注意极性是否有接反，否则可能会向下图那样爆炸了。 图 0.2 带极性的钽电容和电解电容 09 / 输出电容选型的结果 / 综上所述，要求输出电容量大于62.5uF，ESR小于15.7mOHM，RMS电流大于459mA。且由输出电压为5V可知，输出电容的耐压可取7.5V以上。 图 0.3 TPS54561DPRT电路设计实例 图 0.3所示TPS54561DPRT电路设计实例，输出电容C6，C7和C9总体容值为3*47uF=141uF，大于62.5uF，满足设计需求。实际可选择的电容型号为Murata GRM32ER61C476ME15L(CAP, CERM, 47uF, 16V, +/-20%, X5R, 1210)。 因为陶瓷电容器的容值随温度和直流偏压而变化很大，所以在进行降压电路输出电容和输入电容选型时，通常选择X5R或X7R介电材料（因为它们具有高电容体积比，并且在整个温度范围内更加稳定）的陶瓷电容器，同时必须考虑其直流偏压特性（电容器的有效值随着电容器两端直流偏压的增加而减小）。 图 0.4 GRM32ER61C476ME15#电容的参数 图 0.5 GRM32ER61C476ME15#电容的直流偏压特性 图 0.4和图 0.5所示，是GRM32ER61C476ME15#电容的参数和直流偏压特性曲线，在DC Bias为5V时，其容值变化率约为-42%；也就是说，该47uF容值的电容，其两端电压为5V时，实际容值仅剩余47uF*(1-42%)=27.26uF。 使用此例中所需的最小容值62.5uF除以5V偏压后的实际容值27.26uF，即可得到所需电容的数量，即62.5uF/27.26uF=2.293，所以输出端至少需要3颗陶瓷电容GRM32ER61C476ME15#（静电容量47μF ±20%，额定电压16Vdc，温度特性X5R），才能满足设计需求。 最后需要说明的是，由于陶瓷电容MLCC的ESR参数通常小到可以忽略，所以输出端电容类型只有陶瓷电容MLCC的话，可以忽略ESR和RMS电流这两个参数。 比如此例中允许的最大ESR 15.7mΩ 与均方根电流459mA 的乘积为 15.713mΩ * 459mA = 7.212 mV，可见由此引起的输出电压变化量是比较小的，可以忽略。
目录 一、充电原理图 a、DW01 b、8205S c、TP4056 1、连接说明 2、芯片介绍 3、电路解析 二、USB与锂电池切换电路原理图 a、USB插入 a、USB拔了 c、VD4二极管的作用 1、连接说明 2、电路解析 三、应用案例 一、充电原理图 1、连接说明 BAT_VCC和BAT_GND连接电池 VUSB和GND连接USB电源 2、芯片介绍 a、DW01 DW01芯片是一种电池管理保护芯片，主要用于锂离子电池的保护和管理。DW01芯片具有以下特点： 电池电压保护：DW01芯片可以监测和保护电池的电压，当电池电压过高或过低时，芯片会切断电池的充放电，以保护电池避免过充或过放。 充电保护：DW01芯片可以监测和控制电池的充电过程，当电池电压充到设定的阈值时，芯片会切断充电，以防止电池过充。公众号@电路一点通 放电保护：DW01芯片可以监测和控制电池的放电过程，当电池电压放到设定的阈值时，芯片会切断放电，以防止电池过放。 短路保护：DW01芯片具有短路保护功能，当电池短路时，芯片会切断电池的输出，以防止电池短路引发的危险。 温度保护：DW01芯片可以监测电池的温度，并在温度过高时切断电池的充放电，以防止电池过热。 总之，DW01芯片是一种可靠的电池管理保护芯片，可以提供对电池的多重保护，确保电池的安全和稳定运行。 b、8205S 8205为两个N沟道的mos管，它具有低导通电阻和高开关速度。 c、TP4056 TP4056是一种集成了线性充电管理芯片的单体锂离子电池充电模块。该模块主要用于单体锂电池的充电管理，具有充电电流可调的特点。公众号@电路一点通 TP4056模块的工作电压范围为4.5V至5.5V，充电电流范围为0.1A至1A。模块内部集成了充电管理芯片，能够自动识别电池电压并控制充电电流。当电池电压低于设定值时，模块会自动开始充电，直到电池电压达到设定值后停止充电。 TP4056模块还具有过温保护、过电流保护和短路保护等保护功能。当温度过高或充电电流超过设定值时，模块会自动停止充电以避免损坏电池。同时，当短路发生时，模块会自动切断充电以保护电池和模块本身。 TP4056模块小巧易用，可以直接插入电池进行充电。其主要应用于便携式设备、电子产品、充电电池等领域。 3、电路解析 TP4056和DW01提供充电双重保护，DW01提供过放保护，当电池电压低于DW01设定的保护电压时，DW01会关断8205MOS管，断开电池负极和电源负极的连接从而保护电池。如下图： 二、USB与锂电池切换电路原理图 1、连接说明 VBAT连接电池 VUSB和GND连接USB电源 PWR_S1对负载供电 2、电路解析 a、USB插入 当usb插入时USB电压为5V 电池电压为4.2V，SS34压降为0.5V usb电压5V减去二极管VD3压降0.5V输出4.5V，所以二极管VD4截止，Q9 PMOS管关断，负载由USB供电。 a、USB拔了 当USB拔出时由于下拉电阻R66存在所以USB端为0V，PMOS管打开，电流通过MOS管给负载供电。 c、VD4二极管的作用 在拔掉USB电源的瞬间，有没有可能MOS管Q9来不及打开，导致VBAT的电压没有及时切过来？ 是有可能的。 MOS管Q9没有快速打开，VBAT供电不能及时续上来，会导致VOUT电压下降过多，VOUT的负载电路就可能工作异常。如果电路的负载较重，拉取的电流较大，尤其容易出现在供电电源切换时VOUT电压下降过多的问题。 怎么办呢？ 1、可以加快MOS管打开导通的速度。方法是减小VUSB的滤波电容的容值，减小电阻R66的阻值，这都是让VBUS快速掉电，从而让Vgs快点到达令MOS管完全打开的电压。 2、在VOUT增加滤波电容，但是效果不怎么明显。 3、这是重点！可以给MOS管并联一个肖特基二极管。 上图方案就是采用第三点，给PMOS并联一个肖特基二极管，当PMOS没有完全导通是先有二极管给负载供电，PMOS完全导通后将二极管短路了。 三、应用案例
推挽电路，有人也叫图腾柱电路。图腾柱我没理解这个名字是怎么来的，但是“推挽”就比较形象了。 英文里叫push-pull。这里先说这里 推和挽 针对的是电流，而不是电压。 电路由NPN三极管接正电源，PNP接负电源。共同连接基极，这样当信号来临时，只会有一侧会被导通。 先分析正半周： 正电压加在基极，NPN管子导通，进而有一个1+β倍的电流流过CE，在输出产生一个和输入同频但是电流要大的多的信号。 进入负半周，电流从右往左，下半部分导通，再输出产生一个更大的负向电流。 这样我们就实现了交流电流信号的放大功能。 到这里，其实推挽电流的大致原理就讲完了，下面简单举例一些应用场景： 音频功放：三极管推挽电路常用于音频功放电路中，可以实现音频信号的放大和输出。在推挽电路中，两个三极管交替工作，一个三极管将正半周信号放大输出，另一个三极管将负半周信号放大输出，从而实现了信号的放大和输出。 直流电机驱动器：三极管推挽电路也可以用于直流电机驱动器中，可以实现直流电机的正反转、调速等功能。推挽电路可以通过控制两个三极管的导通和截止，控制直流电机的转速和转向。 交流电源：三极管推挽电路也可以用于交流电源中，可以实现交流电源的电压调节和输出。推挽电路可以通过控制两个三极管的导通和截止，控制输出电压的大小和波形。 电子开关：三极管推挽电路也可以用作电子开关，可以控制高电压、高电流的开关。在开关电路中，两个三极管交替工作，一个三极管将电路连接到高电压、高电流源，另一个三极管将电路连接到地，从而实现了开关功能。 但是有没有人想过这样的一个问题：三极管的导通都是有一定的开启电压，也就是BE之间的导通电压，对于半导体硅来说，大多为0.7V. 那么当一个信号就在±0.7V的范围之内波动会怎么办呢？给你30秒思考一下。 没错，这种情况下两个管子都不会导通。 这部分丢失的区域就叫做交越失真。那么怎么解决这种问题呢？ 聪明的工程师其实早就想到了方法： 调整R1，R2的阻值，使得0.7V和-0.7V在图中得以实现。那么此时NPN和PNP都输入临界导通的状态。 举例来说，此时哪怕有一个0.1V的信号，那么在D2上方就会有一个0.8V的电压，NPN管子要导通。下官同理。 对于负向的波形也是一个道理，假设是-0.3V的信号，那么在D3下方就有一个-1V的压差，此时下管会导通。 这就是推挽电路你需要掌握的一些基础知识。
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