前言

在深山里、電線桿上，或者沙漠邊緣，經(jīng)常能看到一些不起眼的小盒子。它們是無線收發(fā)器，負(fù)責(zé)傳遞信號。這些設(shè)備大多靠太陽能板或電池供電，沒人天天盯著維護(hù)。要是哪天設(shè)備卡殼了，沒人按重啟鍵怎么辦?答案藏在電路里自動切斷電源再重新接通的電源循環(huán)。這個動作能讓設(shè)備像手機重啟一樣，恢復(fù)正常運行。而實現(xiàn)這一切的關(guān)鍵，是兩個電子零件的配合，高端MOS管開關(guān)和低電平驅(qū)動電路。

為什么需要電源循環(huán)?

偏遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)備是共性是無人干預(yù)。比如山上的森林防火監(jiān)測器，要是因為信號干擾沒反應(yīng)了，總不能派工人爬幾十公里山去按重啟鍵。這時候，電路得自己判斷：要是設(shè)備超過128秒沒動作，就切斷電源，過幾秒再接通，讓設(shè)備重新啟動。要實現(xiàn)這個動作，得解決一個如何用電子信號控制電源通斷的核心問題。

高端MOS管：接在電源正極的電子開關(guān)

我們家里的燈開關(guān)，是接在火線和燈泡之間的，按下開關(guān)，火線接通，燈亮;松開，火線斷開，燈滅。電子設(shè)備里的高端MOS管，就是這個火線開關(guān)，它接在電源正極和設(shè)備之間，控制電流能不能流到設(shè)備里。MOS管是一種電壓控制的電子開關(guān)，比機械開關(guān)快幾萬倍，而且沒有物理磨損。它分兩種：N溝道和P溝道。

用在高端開關(guān)時，P溝道MOS管更常用，因為它不需要額外如電荷泵的升壓電路，結(jié)構(gòu)更簡單。P溝道MOS管的開關(guān)邏輯很直接，當(dāng)控制極(柵極)電壓比電源極(源極)低時，開關(guān)打開，電流從正極流到設(shè)備;當(dāng)控制極電壓和電源極差不多時，開關(guān)關(guān)閉，電流切斷。

低電平有效：監(jiān)控電路的故障信號

設(shè)備有沒有故障，靠監(jiān)控電路檢測，它就像設(shè)備的大腦，一直盯著設(shè)備的運行狀態(tài)。比如看門狗定時器，要是設(shè)備超過32秒沒發(fā)我在運行的信號，它就會發(fā)出一個低電平有效信號，比如電壓從3.3V或5V降到0V，告訴電路設(shè)備卡住了，得重啟!但問題來了，P溝道MOS管需要控制極電壓變高才能關(guān)閉開關(guān)，而監(jiān)控電路發(fā)出的是低電平。這就像你想讓燈關(guān)掉，但開關(guān)是往下按才關(guān)，而你只能往上按，得找個中間人把信號反過來。

兩種反向驅(qū)動方法：把低電平變成關(guān)開關(guān)的信號

要解決低電平驅(qū)動高端MOS管的問題，工程師們想出了兩種常用方法，用NPN三極管或N溝道MOS管做信號轉(zhuǎn)換器。

? 方法1：用NPN三極管做反向開關(guān)

NPN三極管是一種電流控制的開關(guān)，相當(dāng)于電路里的反向繼電器。它的工作邏輯是當(dāng)監(jiān)控電路輸出高電平正常運行時，電流從三極管的基極流入，三極管導(dǎo)通，就像打開了一個小開關(guān)，把P溝道MOS管的控制極拉到低電平。這時候，P溝道開關(guān)打開，設(shè)備通電;

當(dāng)監(jiān)控電路輸出低電平設(shè)備故障時，基極沒有電流，三極管斷開，P溝道的控制極電壓會回到和電源極差不多的水平，開關(guān)關(guān)閉，設(shè)備斷電。這種方法的優(yōu)點是成本低，缺點是效率稍低，適合對成本敏感的設(shè)備。

? 方法2：用N溝道MOS管做高效轉(zhuǎn)換器

N溝道MOS管是一種電壓控制的開關(guān)，比三極管更高效，它的導(dǎo)通電阻很小(只有幾毫歐)，發(fā)熱少，而且開關(guān)速度更快。它的工作邏輯和三極管類似，當(dāng)監(jiān)控電路輸出高電平時，N溝道MOS管的控制極得到電壓，開關(guān)導(dǎo)通，把P溝道的控制極拉到低電平，P溝道打開，設(shè)備通電;

當(dāng)監(jiān)控電路輸出低電平時，N溝道的控制極沒有電壓，開關(guān)斷開，P溝道的控制極電壓變高，開關(guān)關(guān)閉，設(shè)備斷電。這種方法的優(yōu)點是能效高幾乎不發(fā)熱、響應(yīng)快，適合如太陽能監(jiān)測器電池供電的設(shè)備，畢竟電池的電得省著用。

總結(jié)

無論是用NPN三極管還是N溝道MOS管，核心都是把低電平信號反過來，讓P溝道MOS管關(guān)閉，從而實現(xiàn)電源循環(huán)。具體選哪種，要看設(shè)備的需求，如果設(shè)備成本低選NPN三極管，要是設(shè)備需要高效節(jié)能，選N溝道MOS管。偏遠(yuǎn)地區(qū)的設(shè)備能自動重啟，靠的是從監(jiān)控電路、驅(qū)動電路到高端MOS管的默契配合。下次你看到山上的信號塔，或者路邊的監(jiān)測器，或許能想到藏著一個自動重啟的小電路，正默默守護(hù)著設(shè)備的運行，這就是科技讓生活更便捷的細(xì)節(jié)。

公司介紹

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