下圖是一個由 RC 電路和 P 溝道場效應管組成的延時關機電路:
R2 和 LED 為用電電路。電路功能如下: 按下按鍵后,開機,大約2分鐘后,自動關機。
簡單 RC 電路
要想理解上面的延時關機電路,需要從下面這個簡單的并聯 RC 電路開始。
為了方便觀察波形,我們將延時關機電路中的 10 MΩ電阻 R1 改為了 100kΩ。
按下按鍵后波形如下:
波形的幾個狀態如下:
上電后,未按下按鍵前,電容上端電壓為零。
按下按鍵后,電容迅速充電至電源電壓,電容上端電壓為電源電壓。此時,電容 充滿電 。
放開按鍵后,電容通過電阻 R1 緩慢放電,電容 C1 上端電壓逐漸降低,最后接近 0 V。
上面簡單并聯 RC 電路和波形比較容易理解和看懂。
換個位置
如果我們將上面簡單 RC 電路的開關挪個位置,變成如下電路:
按下按鍵后的波形如下圖:
波形的幾個狀態如下:
未上電時,電容下端電壓為零。
上電后,C1 上端會出現電源的 9V 電壓,由于電容兩端的電壓不能突變,電容 C1 的下端也出現 9V 電壓。注意:此時,由于開關還是斷開的,電容 沒有充電 。
按下開關后,電容下端被電源地拉低至 0 V。并且,由于開關閉合了,電容 迅速充滿電 。此時電容的狀態,和前面那個開關在電源正極的 RC 電路中電容充滿電的狀態(狀態2)是一致的。
斷開按鍵后,電容開始通過電阻 R1 緩慢放電。放電完成后,電容下端電壓 接近電源電壓 。
最后一個階段(狀態4), 隨著電容放電,電容一端的電壓逐漸增高 ,比較難于理解。也是理解最開始那個延時關機電路的關鍵。
可以這樣理解電容放電,電壓升高的過程。當電容充滿電時(狀態3),電容上端因為失去電子(電子被吸引到了電源正極),聚集了大量正電荷。電容下端因為受電源負極影響,聚集了大量電子。充電結束時,電容兩端電壓和電源電壓一致。開始放電后(狀態4),電容負極的電子會逐漸經過電阻往電容正極移動,隨著帶負電的電子的移出,電容負極電壓逐漸升高,此過程會導致電容兩端的壓差逐漸降低,最后,當電容負極電壓也變為電源電壓時,壓差消失,放電結束。
分析延時關機電路
現在我們回到最開始的那個延時關機電路:
上電時,由于電容兩端電壓不能突變,電容 C1 的下端會出現電源電壓,這會導致 P 溝道場效應管關閉。
按下按鍵后,場管的門極被拉低至電源電壓,此時,門極電壓相對于源極電壓為負,P 溝道場管打開,后級電路得到供電。
開關斷開后,電容 C1 通過 R1 緩慢放電。放電過程中,門極電壓逐漸升高。當升高到某一電壓時,場管關閉,斷開后級電路供電。
總結
以上,就是我們對這個延時關機電路的分析。理解的關鍵就是知道有時會出現:隨著電容放電,電容一端的電壓逐漸增高的情況。
審核編輯:湯梓紅
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