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大家好,我是王工。9 S- g; g( t' b" O
一位同学在技术群里发了一道基础的面试题,各有各的说法,甚至还用上了AI,多个AI软件结果也不一致,群里意见都得不到统一,差点打起来了
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问:这个电路是干什么用的?为了大家看得更清楚,咱们把电路图单独拎出来看。3 A) T, [1 F# ?& ?# l
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" Q3 d5 r1 U8 W这电路很基础,大佬们看一眼就知道是咋回事了,本文的目的是照顾到大多数同学。
# i8 z7 _! f q这个电路的作用,群里有三种说法:. V# [( V3 u/ ?# q
说法1:这是一个三端稳压电路。说法2:这是一个防倒灌电路。说法3:这是一个防反接电路。1 ^2 p" q0 `& a, j: m: m: G5 K
这其实就是个MOS管开关电路,咱们做硬件的,MOS管肯定是一个绕不过去的槛,必须把它吃透了,才能更好的理解和运用我们的电路,有关MOS管的一些基础知识,我已经发表过很多文章,随意挑几个,大家可以再看看(直接点击如下标题进入)MOS管手册解读做硬件,必须要看懂MOS管手册超经典MOS管资料分享MOSFET的每个特性参数都讲透了,干货满满!: _6 `% m( Y! t/ `& \
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它是三端稳压电路吗?; h' Z9 a0 u1 _; N/ L. S# G
首先说,这肯定不是三端稳压电路,说它是三端稳压电路的同学,我猜他应该是这样想的:# q" u- |5 N. R+ \+ M
第一,它有一个稳压二极管;第二,它跟我们的三端稳压电源的电路结构很像。
" E1 r8 a$ v7 w6 o咱们来看一下正确的三端稳压电路,如下图所示。
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三端稳压电路也是一种线性稳压电源,它只能降压、稳压,不能升压。一般是在输入直流电压和负载之间串入一个三极管Q1,这个Q1实际工作在放大状态,通过自身承受一定的压降(最好不要使用在压降较大的场合,否则本身会发热严重),实现降压功能。
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这个稳压管的作用是使三极管的基极电压工作在某一个固定的值,电路输出电压的大小跟这个三极管的选型息息相关。这里不展开讲了,网上资料很多。
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那电路中的这个稳压二极管起到什么作用呢?
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我们打开图中所示型号FDMS86263P的MOS管规格书,它有一个很重要的参数,这里写的是VGS,电压范围在±25V之间。
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3 E8 d. g% H# L* H% k1 y9 y" v它表示MOS管的栅极和源极之间能够承受的最大电压值,超过此电压可能导致MOS管的栅极氧化层永久损坏。
U6 A' d r, o5 N) ]为了避免这个问题的发生,有时候需要在MOS管的栅极和源极之间并联一个稳压二极管,起到一个保护MOS管的作用。
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( [0 |% h0 A+ r8 W8 K0 f8 _9 a它是防倒灌电路吗?
2 S) b2 ?# Y1 ^5 R6 }' v8 P0 S. W w防倒灌简单说,就是防止电流从一个器件倒灌到另一个器件,从而保护整个电路系统稳定性和安全性。
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2 P- h& h% N. E2 u也就是电流可以从输入端VIN,正常流出到输出端Vout。
% w* j2 L& Y! t/ }但电流不能从输出端Vout,反过来流入到输入端VIN。* ]' |. V4 c% ]* O% ~9 [7 i
' G* R+ A5 A' _' p/ N! G咱们这个是这样的吗?如图:
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8 D/ ~ |8 U9 c从左到右,输入电压VIN,通过计算得出:
4 H! m9 y: f' IVgs=Vg-Vs- {7 v3 E( b8 O. S8 U/ q5 O
Vgs=9.6V -(16V)
( X h$ i. m) d" q: I( IVgs=-6.4V(<-2.9V,满足MOS管开启电压要求,正常输出)
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从右到左,电流通过输入电压VOUT,穿过MOS管Q1的体二极管,到电压VIN处。& u! A; D, q: M: g: a- U7 A" ]
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! ?7 _, s* J! D* \综上,该电路起不到防倒灌的作用。. ?1 @5 r/ N2 `( n2 C
关于防倒灌电路,大家可以参考我之前写过的文章(直接点击如下标题进入)* w+ @5 ?9 c% U* V3 _% H/ K' m
这个电路该怎么设计?点评几位兄弟的电路图,第四个有点意思
$ y r1 r& N& I( ~% p搞硬件这么久,烧过MOS,烧过运放,烧过板子,但烧电脑主机这是第一次+ E9 W% y6 A' ?( U7 e/ l
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它是防反接电路吗?! d+ p5 k _8 e
看到群里小伙伴的聊天记录,我发现很多人根本没搞清什么是防反接。
! B% l1 d/ [" G) p, ^9 a防反接的意思是:在电源的输入端,输入电源的正极,接板子的正极,输入电源的负极,接板子的负极,在这种条件下,电路正常工作;在电源的输入端,输入电源的正极,接板子的负极,输入电源的负极,接板子的正极,在这种条件下,电路正常工作。
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举个例子,像有些电源输入端是这种2.0间距端子,一般两个Pin为正极,两个pin为负极,虽说端子防呆,但还是有可能接错,所以很多场合都设计了防反接电路,这样就算正负接反了,电路也能正常工作。
: x/ A% u/ M2 \9 V# E; O1 P6 `回到我们的电路,在电源的输入端,输入电源的正极,接板子的正极VIN,输入电源的负极,接板子的负极GND,在这种条件下,通过之前分析可以知道,电路正常工作。8 D4 z1 E; d) t1 ?$ A/ x
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在电源的输入端,输入电源的正极,接板子的负极GND,输入电源的负极,接板子的正极VIN。
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+ C$ Y# j1 W+ e( H因为稳压管是16V的,正常输入电压为16V。/ s' D* b: e+ P, G. l- n/ @$ x6 I* y
可得出Vgs=Vg-VsVgs=6.4V-0Vgs=6.4V(>-2.9V,不满足MOS管开启电压要求,MOS管关闭,VOUT=0V)我后面仔细一想,其实以上算法不对,gs端被二极管钳位为Vgs=0.7V,这个电压也不满足MOS管的导通条件。9 d! E6 D; E/ U4 z) N# I
7 A1 q! `0 l1 t% d! C# f综上所述:2 `# ^4 O( M: \, B
当正接时,电路正常工作,VOUT=VIN6 k& b6 L+ T* S) j9 } u8 R1 @$ W
当反接时,电路不能正常工作,VOUT=0; T/ `2 B+ d+ V8 i; x( j
所以,该电路是防反接电路。如果这篇文章对你有帮助,别忘了点赞、收藏,并分享给更多需要的人!
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9 T1 g2 ^1 F" H2 z写在最后都说硬件工程师越老越吃香,这句话也告诉我们硬件也是需要积累的,王工从事硬件多年,也会不定期分享技术好文,感兴趣的同学可以加微信,或后台回复“加群”,管理员拉你加入同行技术交流群。 U7 \+ U2 I, y7 w
; Q. T! \! ]. Q4 J3 Y6 g9 n推荐阅读(点击图片直接进入)
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