电压掉电监测电路

出处:网络 发布于:2022-11-25 16:13:02 | 634 次阅读

   

    电路在电压掉电时处于不稳定状态,经常需要采取一些应对措施。比如音响,内部的音频功率放大电路,在被突然拔掉电源时会发出刺耳的爆破音。
    如果加入电压掉电监测电路,当监测到电压掉电时,输出一个信号来触发静音电路工作,就可以消除爆破音。
    上图是这里要介绍的一个电压掉电监测电路。
    这个电路在液晶电视里用得非常多。当直接拔掉液晶电视的电源时,这个电路会输出掉电信号给电视机功放芯片的静音(mute)控制脚,将功放静音。这样就能大大降低甚至消除由功放驱动的电视喇叭发出的爆破音。
    一、电路说明
    电压掉电监测电路,监测的是电压VCC。
    当VCC的电压下降到一定阀值时,三极管Q2导通,可以将外部电压拉到0V;否则Q2不导通,对外相当于开路。
    二、原理分析
    VCC是要监测的电压,这里以VCC等于12V为例进行分析。
    1、当VCC上电时,通过电阻R1、二极管D1对电容C1充电。VCC稳定在12V后,经过R1、R2的分压,D1的左边为11.25V。经过D1后降低了一个二极管压降,即0.7V,最终电容C1的电压被充到10.55V。
 

    2、VCC稳定在12V后,Q1的b极也为12V。由于b极比e极电压还高,三极管Q1不导通。Q1不导通,则Q2的b极没有电压,Q2也不导通。
 

    3、当VCC掉电时,需要掉到一定的阀值,Q2才会导通,并对外输出VCC掉电的信号。下图画出了三个放电回路。
  

    放电回路①:当VCC降低到9.85V时,电容C1的电压为充满电时的10.55V,比Q1的b极(9.85V)高0.7V,C1通过Q1的eb极、电阻R3,分别放电到VCC,以及经电阻R1、R2到地。于是Q1被打开。(值得说明的是,放到VCC的电,最终通过VCC的各种负载,还是回到了地。)
    放电回路②:Q1被打开后,电容C1的电压通过Q1的ec极、电阻R4、Q2的be极到地。Q2的b极电压为0.7V,于是Q2被打开。
    放电回路③:Q2被打开后,将外接的电路电压拉到地,通过这个动作告知外部电路:VCC掉电啦!
    三、电路参数设定说明
    可以设定电压侦测电路的响应阀值:方法是调整R1与R2的比值。上面的例子是VCC掉电到9.85V时,电路输出掉电信号。
    可以设定电路输出掉电信号的持续时间:方法是调整C1的容值、电阻R3的阻值。如增大C1、R3和R4的值,可以延长C1放电的时间,也就延长了Q2持续拉低的时间,最终延长了电路输出掉电信号的持续时间。
    四、两道思考题
    俗话说,光说不练假把式!咱们来思考两个问题。
    1、Q2的b极需要加对地电阻吗?
   

    有人会说,Q1不导通时,Q2的b极是浮空的。为解决浮空的问题,应该对地接一个电阻,比如100K欧姆的,以固定Q2的b极电平,防止Q2受到干扰而错误导通。
    请思考一下,再往下看。
    实际上这已经是成熟且经过量产验证的电路,一般情况下不需要增加对地电阻。Q2的b极的输入阻抗没有mos管的g极那么高,没那么容易因浮空而误触发。消费类电子产品的成本控制非常重要,这个对地电阻不需要增加!
    特殊情况再特殊处理。当电路处于恶劣的电路环境中时,容易受到电磁干扰。此时Q2的b极浮空,可能会受到干扰而导致误触发,这时候可以增加对地电阻。
    2、VCC上电稳定在12V时,电容C1充满电后的电压真的是10.55V吗?

   

    答案是否定的。可以先思考一下再往下看。
    上面在讲解的时候,为了降低分析的难度,将二极管D1的正向导通压降直接算做恒定值0.7V,实际上这不是一个恒定的值。
    看下二极管D1的数据手册是怎么说的。
   

    横坐标是正向导通电压VF,纵坐标是正向导通电流IF。
    重点看红色圆圈部分。
    这个电压掉电监测电路,流过二极管的电流最大不超过10mA,所以正向导通压降在1V以内。
    在电源VCC上电并给电容C1充电时,二极管D1的正向导通电压约为0.7V,直到电容C1充电到10.55V。
   

    此时电容C1仍在充电,充电导致电容C1的电压继续升高,二极管D1的正向导通压降也越来越小,充电电流越来越小,直到充电电流为0。
    最终电容C1可以充到大约11.05V,此时二极管D1两端的电压差约为11.25-11.05=0.2V,二极管没有电流通过。
   

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