为保护单片机并优化控制,通常会用反相器隔离单片机和受控元件。反相器既能翻转信号,还能提升控制信号幅值,以便更好驱动后级 MOS 管。
但是,实际生产中,使用反相器控制 mos 管的电路会出现部分板子正常,部分板子上三极管和 mos 管却莫名损坏的情况。
为什么会出现这种情况呢?
经研究我们可以发现,问题出在反相器。
理想状态下,反相器理论上能完美输出 0V - 5V 逻辑信号对输入信号反相,但实际工作中,可能输出 1V - Vdd或 2V - Vdd 等非理想信号。
在原理图1中进行分析,若反相器真的输出了一个2V-Vdd的信号,其中的推挽电路(Q1、Q2和Q3、Q4)和mos管会很容易发生串通现象。
这是因为,当反相器的电源Vdd=9V,其输入信号(即单片机的输出信号)Vin=9V时,根据反相器的内部原理,上管Pmos会被完全关闭,下管Nmos完全导通,此时反相器的输出端Vout=Vss,一切正常。然而,一旦Vin由9V下降为5V,上管无法完全被关闭,会导致反相器的输出端Vout>Vss,同时又Vout<Vdd。即可能出现 2V - Vdd 的输出信号,这就极易引发后级的串通问题。
因此,当反相器的输入信号的幅值小于反相器的供电电压时,存在一定的风险,所以当电路中的mos管或者三极管出现异常时,可以通过实验检测是否是反相器的问题。当然,大部分的反相器其内部都有做内部处理,所以这种情况只有在一部分的反相器中存在。但如果真出现该问题了,可以通过以下方法解决。
1、将控制信号的幅值与反相器的供电电压设置为相同电压;
2、在反相器的输出端通过下拉电阻,将不够低的信号强制拉低即可。