电压掉电监测电路设计分享

一路上

前言

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。

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。

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！

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。

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。

讲解完毕，让我们一起勤学多练多思考。