电路设计（下）

拆解镍氢电池充电器，简单的电路设计令人震惊！

上班爱摸鱼，下班爱钓鱼，于是买了一个钓鱼机。

不贵，几十块钱，带4条鱼竿。

长这样：

电池驱动，钓起鱼来乐趣无穷：

惊喜的是，钓鱼机自带附赠的电池是可充电的，省下不少买干电池的钱。

5号镍氢电池，单节标称1200mAh，1.2V。

共3节：

充电器也自带附赠，爽歪歪了吧：

充电器背面标注了电器参数。

输入：直流5V；

输出：直流，3 x 1.2V / 200mA

像模像样：

感觉不对，怎么轻飘飘的呢：

找来一个电源适配器，苹果家的，标称输出是5V，1A。

不装电池，插上去试试。

充电器亮起个红灯：

充电器轻得有点离谱，拆开看看。

里面竟然就这么点东西：

整体是这样的：（这也太简单了吧！）

作为对比，看一下三洋的一款镍氢电池充电器，型号NC-TDR02，正面外观：

背面外观：

内部电路是这样的，电路板正面，主要为开关电源的插件元器件：

电路板反面，充电管理电路在这边：

不得不说，同样是给镍氢电池充电，对比充电管理部分的电路，电路的复杂程度不是一个数量级的。。。

回到这个钓鱼机的充电器，看下它的小电路板……

原文链接：
https://www./eestar/article-3936.html

用音乐芯片UM66搭建简易音乐播放器

音乐芯片UM66是存储单首或多首音乐的集成电路，看起来像个三极管。

广泛应用于音乐盒、音乐玩具、电话、门钟、汽车后退警告器等，具有性能可靠、使用简单方便、寿命长等优点。

下面用它来搭一个简易的音乐播放器，电路极其简单，1uF的电容都可以不要。

成品实物图：

电路搭建制作的视频，用抖音扫一扫观看：

视频中的三极管使用BC547。也可以使用别的三极管代替，比如BC546、BC548、BC549、2N2222等。

UM66是CMOS集成电路，功耗很低。

工作电压范围是1.5V到4.5V，所以本文电路可以使用两节干电池共3V的电压进行驱动。

音乐存储在内置的ROM中，型号UM66TXX最后面的两个字符对应不同的音乐。

UM66TXX歌曲列表：

UM66T01 = Jingle Bells + Santa Claus is coming to town + Wish you a Merry X'mas

UM66T02 = Jingle Bells

UM66T04 = Jingle Bells + Rudolph, the red-nosed reindeer + Joy the world

UM66T05 = Home sweet home

UM66T06 = Let me call you sweetheart

UM66T08 = Happy birthday to you

UM66T09 = Wedding march

UM66T11 = Love me tender, Love me true

UM66T13 = Easter parade

UM66T19 = For Elise

UM66T32 = Waltz

UM66T33 = Mary had a little lamb

UM66T34 = The train is running fast

UM66T68 = It's small world

价格的话，参考某著名LC商城上的，觉得如何……

原文链接：
https://www./eestar/article-4007.html

5V过压保护电路

采用5V供电的设备，当供电电压因各种原因变得过高，可能会烧坏设备。

于是5V过压保护电路有了用武之地。

▲ 5V过压保护电路

一、电路分析

1、当输入电压 Vin ＜ 5.1V 时：（下图以输入电压 Vin = 5V 举例）

D1是5.1V稳压管，此时输入电压Vin才5V，小于5.1V，所以稳压管D1未进入稳压状态，不导通。

5.1V稳压管不导通，导致三极管Q2的b极和e极都是5V，也就是Vbe = 0，所以三极管Q2也不导通。

MOS管Q1的g极被电阻R3拉到0V，MOS管Q1的 Vgs = 0V - 5V = -5V, 所以MOS管Q1导通， Vout电压等于5V，对后级电路正常供电。

2、当输入电压Vin在5.1V到5.7V之间时：（下图以输入电压 Vin = 5.4V 举例）

此时输入电压Vin ＝ 5.4V，大于稳压管D1的稳压值5.1V，所以稳压管导通并稳压在5.1V。

此时三极管Q2的 Vbe = 5.1V - 5.4V= -0.3V。PN结的导通电压要求Vbe达到-0.6V，所以三极管Q2仍然不导通。

MOS管Q1的g极被电阻R3拉到0V。MOS管Q1的 Vgs = -5.4V, 所以MOS管Q1导通， Vout电压等于5.4V，对后级电路正常供电。

3、当输入电压 Vin > 5.7V时：（下图以输入电压 Vin = 5.8V 举例）

此时存在3条电流路径。

• 红色的电流路径①：电阻R1两端的电压 = 5.8V - 5.1V = 0.7V，流过0.7mA的电流。
• 粉色的电流路径②：三极管Q2的Vbe = 5.2V - 5.8V = -0.6V，三极管Q2被打开。
• 蓝色的电流路径③：三极管Q2被打开，流过R3的电流 = 5.8 / 4.7 = 1.23mA。

此时MOS管Q1的 Vgs = 0，所以MOS管Q1不导通，即此时“5V过压保护电路”认为输入电压Vin已经过高，将输出电压Vout关断，从而保护了后面的负载电路……

原文链接：
https://www./eestar/article-4016.html

漫谈二极管防电源反接电路

使用新的电源，第一次给设备供电时，要特别注意电源的正负极性标注。

比如电源适配器，铭牌上面有标注插头的极性。

这个符号说明插头的里面是正极，外面是负极，即“内正外负”。

但是也有反过来的，下面这款是“内负外正”。

所以在给设备接入电源时，一定要注意区分正负极。不要像这位妹纸那样，正负反接，然后电路板冒烟，烧起的火花有时候可吓人了。

当然，如果运气好的话，电路板中有防电源反接电路，就不怕烧毁电路了！

最简单的防电源反接电路，就是加一个二极管：

1、当正常接入电源正负极时，二极管D1导通，电路负载正常工作。

2、当错误地将电源的正负极反接时，因具有单向导电性的二极管反向截止，电路不能从GND去到Vin形成回路，从而电路负载受到保护。

这种用二极管防电源反接的方案最简单，成本低。

选用的二极管，主要关注6个参数，下面以二极管1N5819的数据手册来举例。

▲某厂家的1N5819(不构成采购推荐哦)

下图是该厂家1N5819数据手册中的“Absolute Maximum Ratings”绝对最大额定值表格。

①、Peak Repetitive Peak Reverse Voltage：重复性峰值反向电压。这里最大能到40V。

②、RMS Reverse Voltage：反向有效值电压。反向电压的有效值不要超过28V，设计上这里要注意留余量，余量建议按80%设计，所以正负反接的电源，其电压不要超过 28 x 80% = 22.4V……

原文链接：
https://www./eestar/article-4023.html

外置USB供电与内置锂电池供电自动切换电路，便携电子设备常用

▲ 本文要分析的电路

很多内置有锂电池的便携电子设备，比如手机，通常采用这样的供电方式：

• 1、没有插入USB电源时，使用内置的锂电池供电。
• 2、当插入USB电源时，切换为由外置的USB电源供电，并对锂电池进行充电。

下图电路就是实现上述的功能，它来自一款电子书阅读器（Kindle同类产品）：

这是已量产的电路，成熟稳定，实物电路板如下图所示，几个关键的元器件做了标注：

本文要讲解的是“外置USB供电与内置锂电池供电的自动切换电路”，所以先把上述电路中不相关的电路隐藏。

也就是隐藏锂电池充电管理、电源滤波等电路：

隐藏后变成这样：

这一下子，电路变得好简单，实现电源切换的功能，竟然只需要一个二极管、一个MOS管、一个电阻！

一、电路说明

将上述的“外置USB供电与内置锂电池供电自动切换电路”整理一下，弄好看点：

功能逻辑是这样的：

• 1、当插着USB电源时，由外置的USB电源供电，即VBUS对VOUT供电。
• 2、当拔掉USB电源时，切换为由内置的锂电池供电，即VBAT对VOUT供电。
• 3、当重新插入USB电源时，切换为由外置的USB电源供电，即VBUS对VOUT供电。

二、原理分析

假设VBUS的电压为5V，VBAT的电压为3.7V，下面开始分析。

1、当插着USB电源时：

VBUS通过肖特基二极管D9到达VOUT。

肖特基二极管的导通压降约为0.3V，USB电压VBUS = 5V，所以：

VOUT = 5V - 0.3V = 4.7V

由于VBAT为3.7V，MOS管Q4的s极为4.7V，g极为5V，由此可知：

Vgs = 5V - 4.7V = 0.3V > 0

所以MOS管处于不导通状态,同时其体二极管也是反向截止。

由于电阻R155的存在，会浪费一些功耗，流过R155的电流为：

5V / 10Kohm = 0.5mA

2、当拔掉USB电源时：

VBUS的电压会从5V开始往下降，电阻R155起到给VBUS放电的作用。

VBUS的电压需要快速下降，因为如果下降慢了，会导致MOS管Q4打开变慢，也就不能很快地切换为电池VBAT供电。

如下图，假设VBUS缓慢下降到4.9V，即MOS管Q4的g极为4.9V。电池电压VBAT通过MOS管Q4的体二极管后降低了约0.7V，变为3V，即MOS管的Vgs电压为：

4.9V - 3V = 1.9V > 0

MOS管仍然不导通，VOUT的供电没有完全切换为VBAT。

假设VBUS已经下降为1V，如下图。

则Vgs = 1V - 3V = -2V，MOS管已经逐渐打开。

最终，VBUS会降到0V，MOS管也会完全打开，VOUT切换为用VBAT供电，VOUT电压变为3.7V：

VBUS接的滤波电容会令其电压下降缓慢，如果发现VBUS的电压下降过慢，可以减小R155的阻值

但是这样会导致在插入USB电源时，流过R155的电流变大，增加了无谓的功耗。

所以R155的阻值不能过大也不能过小，需根据实际调试的效果来决定。

3、当重新插入USB电源时：

如下图，MOS管Q4的Vgs = 5V - 4.7V > 0，MOS管不导通，并且其体二极管也是反向偏置。VOUT切换为用VBUS供电，Vout电压变为4.7V。

三、性能提升

在拔掉USB电源的瞬间，有没有可能MOS管Q4来不及打开，导致VBAT的电压没有及时切过来？是有可能的。

MOS管Q4没有快速打开，VBAT供电不能及时续上来，会导致VOUT电压下降过多，VOUT的负载电路就可能工作异常。如果电路的负载较重，拉取的电流较大，尤其容易出现在供电电源切换时VOUT电压下降过多的问题。

怎么办呢？

• 1、可以加快MOS管打开导通的速度。方法是减小VBUS的滤波电容的容值，减小电阻R155的阻值，这都是让VBUS快速掉电，从而让Vgs快点到达令MOS管完全打开的电压。
• 2、在VOUT增加滤波电容，但是效果不怎么明显。
• 3、这是重点！可以给MOS管并联一个肖特基二极管D1，如下图所示……

原文链接：
https://www./eestar/article-4024.html

MOS管防电源反接电路

一、为什么要防电源反接？

使用新的电源，第一次给设备供电时，要特别注意电源的正负极性标注。

比如电源适配器，铭牌上面有标注插头的极性。

这个符号说明插头的里面是正极，外面是负极，即“内正外负”。

但是也有反过来的，下面这款是“内负外正”。

所以在给设备接入电源时，一定要注意区分正负极。不要像这位妹纸那样，正负反接，然后电路板冒烟，烧起的火花有时候可吓人了。

所以，防电源反接电路就有了用武之地，有了它就不怕因搞错了电源正负极而烧毁电路了！

二、电路介绍

使用MOS管实现的防电源反接电路，在电源正确接入时，电源正常对负载供电。

在电源正负极反接时，断开负载电路，从而保护负载。

下面讲解使用“P型”MOS管的防电源反接电路。

三、电路分析（以Vin = 5V为例）

1、电源正确接入时

电源正常接入，也就是电源没有正负反接，此时电源正常对负载供电。

假设拿掉MOS管g极的电阻R1，此时MOS管将不导通，但Vin可以通过MOS管的体二极管对负载进行供电……

原文链接：
https://www./eestar/article-4133.html

拆解LED灯泡，分析超低成本的LED恒流驱动电路

在某电商平台看到在卖的LED灯泡，价格令人震惊，1元包邮！

这邮费都不够吧！

非常好奇做到这价格的产品，究竟是什么用料，什么做工。为了看里面的电路，于是我把它买了回来。

几天后产品到货了，包装比较简陋，快递单直接贴在灯泡小纸盒上。不过我挺喜欢这种环保的方式。

拆开包装，拿在手上的灯泡轻飘飘的，外表看起来有点廉价。

另一个角度的摆拍：

拆开灯罩，电路板露出来了。

把电路板抠出来，可以看到市电220V通过两根白线直接连接到电路板上。线没有区分颜色，因为对电路板来说，火线零线可以互换，原因后面会说到。

一开始我以为这么便宜的LED灯，应该用的是阻容降压的电源驱动方案，那么电路板的背面会藏着一个大大的CBB电容。

下图就是某一款使用阻容降压电源驱动方案的LED灯，棕红色的是CBB电容，确实是大大的。

然而这款一元包邮的灯，电路板背面空空荡荡的，啥也没有。

整个驱动电路就是这么简洁！

究竟是用什么方案做的呢，下面对这款LED灯的驱动电路进行分析。

一、电路说明

先放上电路板高清大图，PCB走线都清晰可见：（单独打开照片可放大看细节）……

原文链接：
https://www./eestar/article-4306.html