请教：关于单片机控制三极管来实现主备电源切换的问题

WDZASHTA

这两天有个老外的项目，项目中要求含有单片机通过控制三极管来实现主备电源切换的电路，目的是短暂断开主电源后可以测量备用电池的剩余电量。再次问题上我与老外有所分歧，老外坚持要用他们认定了的那个电路，而我却看不出他们的这部分电路有何高明之处，再次恳请论坛的高手指教分析一下，尽管这部分电路很小很简单。

先说说我的，我想就用一个NPN的三极管，通过单片机IO口控制此三极管的开关来实现，或者干脆把三极管去掉，改用低压N-MOS来实现，下面上图（图1是我的）：


再看看图（2），是老外的，用两个NPN三极管：


高手指教一下，老外的这个图有何高明之处？本人才疏学浅，未能参透其中奥妙，聆听指教！


为防不清，上传个PDF的：

tangkuan660

大哥，你上面那个电路，当I/O口的电压低于VCC电压时，是不能完全打开Q1的，即如果用图1的电路，你的系统将一直是电池供电的。

WDZASHTA

tangkuan660 发表于 2013-2-22 10:48
大哥，你上面那个电路，当I/O口的电压低于VCC电压时，是不能完全打开Q1的，即如果用图1的电路，你的系统将 ...

请教：  图2是否能满足要求呢？

tangkuan660

图2的电路能满足要求。
另外系统电流大的话Q1就用个PMOS，小的话用个PNP管也行。
图2里面用的是NPN管，也是可以的，但系统由外部供电时，NPN管上仍然存在0.7V压降，不知道你的系统中VCC和3.3v压差有多少，如果不在乎这0.7V的话，用NPN也是可以的。

panguoxian

等楼下更高深的分析

WDZASHTA

之前在坛上看过有帖子说：  3.3V控制NPN是可以的，但控制PNP不可靠！   以此而言，图（1）也可了？  哪位大侠给个详细的分析？本人比较喜欢对这些看似简单的小电路深究，呵呵，见笑了

i_kkyu

"3.3V控制NPN是可以的，但控制PNP不可靠 "
啥情况？
有其他语境吧？
你的电路： R2的上端加一个到VCC的上拉电阻。 前提是IO口能承受VCC的电压，不知道这里的VCC电压是多少。

rovershie

说实话，我看了楼主的设计，都不敢把产品交给楼主做。当然，楼主的电路在特定场合下也是可以用的。
我先对楼主的电源做出假定：
假定一：
VCC=5V, VDD=3.3V.  单片机的IO输出高电平时，是3V. D1的二极管压降是0.3V.  

那么，当单片机IO是高时， Q1的基极是3V, 要打开Q1,需要0.7V的压降，加上二极管的0.3V压降, VDD的电压只能是2V.
但是电池会给VDD提供2.7V的电压。 所以无论如何， Q1都是关闭的。

zhugean

图1是错的，不要坚持啦

r166

我猜老外一定很郁闷，楼上（8楼）说得到位。

rovershie

我们再来看老外的电路。老外的电路能不能用，取决于VCC的电压值。
相同的假设条件下：VCC=5V, VDD=3.3V.  D1的二极管压降是0.3V. 老外的电路可以正常工作。
因为单片机输出低电平时，Q1的基极电压由VCC通过电阻提供。 假定此时VDD是3V，那么Q1的基极就是3+0.3+0.7=4V.  VCC能够满足供电需求。
这个电路的不好之处在于，Q1不能工作在饱和状态，从而导致Q1会消耗比较多的功率。 为什么什么说尼，如果Q1工作的饱和状态，Q1的CE压降就是0.2， 加上二极管压降0.3V, VDD就是4.5V， 此时，Q1管就会关闭。
VDD的实际输出电压和R1的取值和Q1的参数有关。所能提供的工作电流，要小心计算。

i_kkyu

rovershie 发表于 2013-2-22 12:00
说实话，我看了楼主的设计，都不敢把产品交给楼主做。当然，楼主的电路在特定场合下也是可以用的。
我先对 ...

VCC应该是大于9V的。否则直接虾米了。

rovershie

对于老外的电路，如果VCC也是3V,那么跟楼主电路同样的道理， Q1永远打不开。 不过一般来说，VCC都会是5V左右，所以老外的电路是可以用的。

一般来说，常用PNP来做电源开关，那样简单。 不过，不得不说，设计老外这个线路的人，水平还是挺高的。在尽量节省成本的情况下，达到设计要求。

WDZASHTA

i_kkyu 发表于 2013-2-22 11:33
"3.3V控制NPN是可以的，但控制PNP不可靠 "
啥情况？
有其他语境吧？

噢，了解了，话虽含蓄，但让我明白了图（1）的不合理之处，多谢！

VCC此处是11-12V之间，故图（1）有所不妥了。

顺便问一下大侠，假如我用3.3V单片机直接用一个NPN的三极管去驱动一个9-12V的继电器，是否妥当？   不要笑我问出这样可笑的问题，我查了很多网上的资料，说法并不统一啊，恳请简单说一下，多谢！

WDZASHTA

rovershie 发表于 2013-2-22 12:13
我们再来看老外的电路。老外的电路能不能用，取决于VCC的电压值。
相同的假设条件下：VCC=5V, VDD=3.3V.  D ...

透彻！！多谢支持！

VCC=11--12V ，备用电池为9V的，后端接3.3V稳压电路

星云边锋

一直感觉电路二用着没问题，一旦细究，真的还有多少细节要注意啊

hhxb

第一个图万一备用电源没电，Q1不导通，两个电源都没法用

WDZASHTA

rovershie 发表于 2013-2-22 12:13
我们再来看老外的电路。老外的电路能不能用，取决于VCC的电压值。
相同的假设条件下：VCC=5V, VDD=3.3V.  D ...

有道理，R1的取值直接关系到Q1的饱和度，这也就和其功耗有关了。

看不上很多简单电路的人未必是高手，而是高手的肯定能深入解析看似简单的小电路。 所以无论怎样， rovershie，从本帖来看，本人佩服你 ! 多谢了！！

WDZASHTA

hhxb 发表于 2013-2-22 12:30
第一个图万一备用电源没电，Q1不导通，两个电源都没法用

没错，这倒是个细节。

i_kkyu

WDZASHTA 发表于 2013-2-22 12:21
噢，了解了，话虽含蓄，但让我明白了图（1）的不合理之处，多谢！

VCC此处是11-12V之间，故图（1）有所 ...

E极接地。3.3 IO经电阻接B。对于PIC单片机的IO口来说没问题的。
只是要注意一点：别一上电，程序运行之前 继电器有不希望的吸和。或者说，考虑一下上电电平状态。

acmilannast

WDZASHTA 发表于 2013-2-22 12:21
噢，了解了，话虽含蓄，但让我明白了图（1）的不合理之处，多谢！

VCC此处是11-12V之间，故图（1）有所 ...

可以呀！这里的合不合理主要考虑继电器的干扰问题！

wistarky

图一是无论如何都不能动作的。
单片机的供电电压永远比Vcc小，这里是3.3v，所以单片机的IO口输出电压一定小于3.3v，Q1要导通基极一定要比射极高0.7v以上，而且要再加上二极管的压降，所以IO口需要输出比Vcc还高的电压才成，这是一定达不到的。

javabean

既然是简单的电路，楼主不妨自己搭一个试试，争论是方法，逻辑分析是手段，但是还是自己动手得到的是真正的经验，实践出真知，检查一下说的到底对不对。

lcw_swust

如果加三极管仅是为了“可以测量备用电池的剩余电量”，那就不必了，直接在备用电池处分压到ADC就是了。

JQ_Lin

楼主本来是很欣赏老外的。
可是今天却同老外分歧，看不出人家这部分电路有何高明之处。
这次恰好你错了！

楼主的图（1），根本做不到Q1的可靠导通。因为3.3V电源供电的单片机口输出电平只能低于3.3V，永远不可能使得Q1的浮动着的基极电平达到或超过VCC。
老外的图（2），多加了一个Q2，就是用来避开单片机口输出电平太低的障碍，解决Q1可靠导通的问题的。
Q2导通时，Q1可靠截止；Q2截止时，Q1的基极电平被电阻R1拉到VCC，Q1想不可靠导通都不行。
就这么简单。

WDZASHTA

i_kkyu 发表于 2013-2-22 12:40
E极接地。3.3 IO经电阻接B。对于PIC单片机的IO口来说没问题的。
只是要注意一点：别一上电，程序运行之前 ...

了解，多谢！

i_kkyu，再啰嗦一下，NPN驱动继电器部分和图（1）区别在什么地方呢？不是都是12V电压吗？   为什么说网上资料有的说把驱动继电器的三极管改为PNP的就不可靠了呢？ 不甚了解，能否解释一下啊，谢谢了！

WDZASHTA

JQ_Lin 发表于 2013-2-22 13:51
楼主本来是很欣赏老外的。
可是今天却同老外分歧，看不出人家这部分电路有何高明之处。
这次恰好你错了！

唉，JQ_Lin，其实我并不欣赏老外的技术啊，尽管他们的电路有时候确实实用。

现在的图2看起来有些高明，你肯定不知道他们一开始的方案，用继电器控制电源切换。

记得有一次我问老外一个电路，为什么那么用，回答很简单：网上有很多就是这样用的。

而且他们都爱在小问题上钻牛角尖，一次一个整流滤波电路，他们说滤波电容后端电压是1.414*变压器次级电压，我说后端还有负载，按1.2倍吧把，要不就量量实际的。他们就认定了1.4倍，其他一概不说。这不能说他们就是高明，不过也只能听着照办。。。。。。。

唉，扯远了。感谢你的分析，很到位，谢谢！

WDZASHTA

lcw_swust 发表于 2013-2-22 13:40
如果加三极管仅是为了“可以测量备用电池的剩余电量”，那就不必了，直接在备用电池处分压到ADC就是了。 ...

老外非这么要求，照办。

allen6kid

好贴，学习一下，谢谢

i_kkyu

WDZASHTA 发表于 2013-2-22 14:14
了解，多谢！

i_kkyu，再啰嗦一下，NPN驱动继电器部分和图（1）区别在什么地方呢？不是都是12V电压吗？  ...

和图(1),不一样啊。E接地。线圈串在C 上。控制端在B上。
您说的换成PNP的。。没有图，不好说可靠，也不好说不可靠。
如果线圈电压大于3.3比较多 ，并且只用一个PNP的管子，那是不大可靠。因为IO口的实际输出是低于3.3V的。
Vbe 如果很临界，可靠程度就不高了。

i_kkyu

国外也欧美和非洲、朝鲜只分。
欧美的也分三六九等。朝鲜也有武林高手。
清华也有孬种，中专也有好汉。只是比例不一样。

WDZASHTA

i_kkyu 发表于 2013-2-22 15:29
和图(1),不一样啊。E接地。线圈串在C 上。控制端在B上。
您说的换成PNP的。。没有图，不好说可靠，也不好 ...

哦，清楚了，多谢！！！

此帖至此已明了！

wanyi

哦，清楚了，多谢！！！

此帖至此已明了！

后端电路是些什么电路，怎么上面老假定vdd是3.3v,不是电池9v,过一个二级管，怎么电压降这么多啊？请楼主解惑，或者把后端电源部分的电路也放上，行吗？谢谢了

fangjikun

楼主 2013-2-22 10:30:32发帖，2013-2-22 16:42:59 结贴，还真不如自己搭一个电路验证一下呀
然后2016-05-21中午还有人跟帖