只有四个器件的过压保护高边开关

超级电工-422741

 虽然MCU通常在3.3V的低压下运行，但经常会有在12V高压下工作，需要控制负载的情况。如果不能通过低边开关控制，MCU就需要一个在低电压输出情况下控制高边开关的方法。

 
本图中的电路是一个简单的方案，它用很少的器件，提供额外的过压保护。只要输入电压保持大约15伏以下，输出电压将等于输入电压(除去通过晶体管Q2的VCE一点点压降)。
 
然而，一旦输入电压超过15V，这个电路就相当于一个低压差线性稳压器(LDO)，把输出电压限制在15V。如果输入电压偶尔超过额定负载电压，但是负载开关在其它方面需要保持效率的时候，此功能是很有用的。
 
晶体管Q1和电阻器R1构成一个电流吸收器。MCU的输出电压(VOH)和Q1的基极-发射极间的压降(VBE), 将产生一个稳定的电压通过电阻，产生电流(VOH - VBE)/ R1，约1.2毫安，为3.3V的MCU供电。这个电流的绝大部分流过Q2, 来控制负载。当MCU输出变为低电平时这个电流下降到零，开关关断。
 
齐纳二极管D1提供了一种替代的R1电流的路径。如果二极管的击穿电流是VZ，对于一个12V二极管和3.3V的MCU，当输出电压超过VZ+ VOH - VBE，或约14.6V时，D1将开始引导电流。由于R1两端的电压是恒定的，二极管有效地“窃取”Q2的基极电流，减少电流流入负载的数量。这种负反馈使电路像电压调节器一样
 
在你的实际应用中，调整R1，让Q2的基极电流等于最大负载电流(IMAX)除以Q2的增益(b)，或者说 R1= b×(VOH - VBE)/ IMAX。一定要为Q2选择一个晶体管，可以消散在过压事件中所产生的高热量。
 
没有简单的方法来计算出精确的输出电压，因此，最快的方法是尝试从一些齐纳二极管电压中挑一个来进行, 挑VZ 等于所需的输出电压减去MCU电压的齐纳二极管。这仅仅是一个过压保护器，不需要特别精确。
 
如果过电压保护并不重要，可以删除齐纳二极管，这个负载开关就只要三个器件了，同样用实际电流源来控制Q2。即使输入电压改变，Q2的基极电流也会保持恒定。
 
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