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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
2、靠性的自动的保护呢？ 我们考虑，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。 （图 2） 以图 2 为例，需
3、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vcc Q2 2301 r*i nr OLJl ControflZZA R3 lOk RLOAD 10k Q1 8050 1 GND R1 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
4、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。 我们通过仿真可以看到一一 vcc oiry 绿色波形是 A 点输入波形， 蓝色波形是 Out 输出波形。可以看到，上面的 电路很好实现了需求。