說到電容器,應該是全民皆知的器件了。它在電子技術(shù)領(lǐng)域有著許多重要的應用,無論是“超級電容”還是“固態(tài)電容”,本職工作依然離不開充電、放電以及存儲電量。但當它與電阻器或者電感器搭配使用時,又會衍生出許多新功能,其中一種就是我們熟知的RC延時電路。先來看看下面的電路:
原理分析
該電路中,我添加了TP3、TP4和TP5作為測試點,方便用示波器來測量數(shù)據(jù)驗證結(jié)論。這是一個上電延時電路,元件Q1(MOSFET)控制著24V電源的開關(guān)狀態(tài);電阻器R19與R20組成的分壓電路限制著Q1的柵極(G)電壓(約20V);此時的電容器BC17扮演著兩個角色:交流導通與延時控制。
交流導通
在系統(tǒng)上電啟動瞬間,Q1由于是P-MOSFET(柵極低電平導通型,反之則是N-MOSFET), 根據(jù)電容器兩端抑制電壓突變的特性(交流導通) ,上電瞬間BC17兩端的電壓均為24V,TP5的電壓也是24V,因此Q1處于關(guān)閉狀態(tài),測試點TP4的電壓為0;
延時控制
由于上電的瞬間TP5電壓達到了24V,電阻器R19的另一端接地,因此給BC17與R19所組成的RC延時電路提供了放電路徑,制造出了一個約為540ms的MOSFET關(guān)閉時間。用示波器的三路探頭分別接上TP3、TP4和TP5,可測得如下波形:
黃色信號(TP5)在上電之后約經(jīng)過了540ms之后,紅色信號(TP4)代表的MOSFET開始導通,狀態(tài)變成了高電平。此時可以看到TP5的電平從上升到最高點的時候就開始緩慢下降,當電平到達21V左右,TP4的電平才開始上升,即Q1開關(guān)打開。
MOSFET
為什么會是21V呢?這是由MOSFET的導通閥值所決定的,而R19與R20組成的電壓偏置電路則是為了設(shè)定這個閥值存在的。MOSFET的相關(guān)規(guī)格可以從數(shù)據(jù)手冊里查到:
紅色方框部分則是源極(S)與柵極(G)之間的導通閥值電壓,其最大值不超過2.4V;剛才示波器所測得的V(GS)約為3V,足以保證MOSFET的導通。
無延時驗證
最后我們需要做一個驗證,即取消掉電容器BC17,用以證明其在延時電路中的地位。我們直接從原理圖上面可以看出,沒有了電容器的作用,系統(tǒng)在上電之后,24V直接是通過R19與R20的偏置而打開Q1,完全沒有了先前的延時效果。
通過上述的對比驗證,可以得知電容器在該延時電路中的核心地位, 通過RC電路制造出540ms的延時,有效抑制了由開關(guān)抖動等原因引起的干擾和沖擊,保護了后端的電路 。
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