實(shí)現(xiàn)高側(cè)功率路徑或輸入開關(guān)的最常見方法是使用MOSFET。 N通道或P通道MOSFET都可以用作輸入開關(guān)，每個(gè)開關(guān)都有不同的駕駛要求。駕駛N通道MOSFET作為高側(cè)開關(guān)有點(diǎn)復(fù)雜。因此，通常首選P通道MOSFET。　　監(jiān)督電路可以通過監(jiān)視電壓供應(yīng)和/或使用看門狗計(jì)時(shí)器來檢測脈沖的缺失來輕松感知系統(tǒng)不活動(dòng)。監(jiān)督計(jì)時(shí)器功能增強(qiáng)了作為全面保護(hù)解決方案的監(jiān)督電路的功能。一旦檢測到無效，看門狗計(jì)時(shí)器就會(huì)主張一個(gè)重置輸出，這通常是一個(gè)有效的低信號(hào)。該信號(hào)可用于將微控制器置于重置模式或觸發(fā)不可卸載的中斷以采取糾正措施。雖然主動(dòng)低輸出主要用于重置微控制器，但在某些情況下，例如，當(dāng)系統(tǒng)無反應(yīng)時(shí)間太長時(shí)，則需要進(jìn)行功率循環(huán)。這可以使用各種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，從而從監(jiān)督電路有效低輸出以驅(qū)動(dòng)高側(cè)P通道輸入轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)最佳系統(tǒng)可靠性。

　　使用MOSFET作為高側(cè)輸入開關(guān)
　　圖1顯示了使用高側(cè)輸入開關(guān)的應(yīng)用電路，以保護(hù)下游電子系統(tǒng)免受布朗特條件下的錯(cuò)誤。 MOSFET是一個(gè)可用的選擇，可以用作系統(tǒng)高側(cè)開關(guān)。可以輕松地為應(yīng)用程序選擇適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏髟u(píng)級(jí)。
　　高方面的輸入開關(guān)可以是N通道或P通道MOSFET。 N通道MOSFET開關(guān)在門電壓低時(shí)打開并斷開電源電壓。要完全關(guān)閉N通道MOSFET并將電源連接到下游電子系統(tǒng)，柵極電壓必須至少高于MOSFET閾值電壓高于電源。這需要其他電路，例如使用N通道MOSFET作為高側(cè)輸入開關(guān)時(shí)的電荷泵。一些保護(hù)電路集成了比較器和電荷泵，以驅(qū)動(dòng)高側(cè)N通道MOSFET，同時(shí)使解決方案簡單。使用P通道MOSFET作為高側(cè)輸入開關(guān)不需要電荷泵，但極性會(huì)逆轉(zhuǎn)。由于其簡單性，這是許多應(yīng)用程序的常見方法。
　　監(jiān)督電路輸出以驅(qū)動(dòng)輸入開關(guān)
　　當(dāng)在電路中利用P通道MOSFET時(shí)，首先建立柵極，源和排水端的適當(dāng)偏置條件很重要。柵極源電壓（V GS）在控制MOSFET的傳導(dǎo)中起關(guān)鍵作用。在P通道MOSFET的情況下，柵極電壓必須低于源電壓至少閾值電壓。這種負(fù)偏置確保P通道MOSFET偏向其活性區(qū)域，從而使電流從源流向排水。此外，門源閾值電壓（V GS（Th））確定了創(chuàng)建導(dǎo)電通道所需的柵極和源端子之間的最小電壓。對(duì)于P通道MOSFET，通常將V GS（Th）指定為負(fù)值，表明柵極電壓相對(duì)于源需要足夠負(fù)面，以允許傳導(dǎo)。另一個(gè)重要的考慮因素是排水源電壓（V DS），即在排水管和源端子上施加的電壓。必須在指定的V DS限制內(nèi)操作MOSFET以防止對(duì)設(shè)備的損壞。
　　電壓監(jiān)視器或監(jiān)督電路可以為其邏輯水平輸出提供兩個(gè)選項(xiàng)：主動(dòng)低輸出信號(hào)。一方面，當(dāng)輸入條件是真實(shí)且滿足時(shí)，主動(dòng)低表示輸出聲稱低，并且當(dāng)輸入條件為false時(shí)升高。另一方面，當(dāng)輸入條件為真時(shí)，主動(dòng)高就是高度斷言，并且當(dāng)輸入條件是錯(cuò)誤的并且不滿足時(shí)，則降低了降低。由于監(jiān)督電路的最常見用途是用于微控制器的重置，因此使用Active Low輸出來拉出故障期間微控制器的重置銷。使用主動(dòng)高輸出驅(qū)動(dòng)P通道MOSFET非常簡單，尤其是對(duì)于開放式拓?fù)洹！　”O(jiān)督電路的主動(dòng)高輸出連接到P通道MOSFET的門。當(dāng)監(jiān)視的電壓低于指定的閾值時(shí)，OUT引腳將閘門向下拉動(dòng)，然后將其打開P通道MOSFET。這將負(fù)載連接到電源電壓。當(dāng)監(jiān)視的電壓超過閾值時(shí)，插根銷就會(huì)高，關(guān)閉了P通道MOSFET并斷開從電源電壓的負(fù)載。

　　在圖2中，Max16052（可調(diào)節(jié)的高電壓可調(diào)測序和監(jiān)督電路）用作過電壓保護(hù)電路。設(shè)備的外針直接連接到P通道MOSFET的門。 P通道MOSFET的源連接到輸入電壓，并連接到負(fù)載。在V CC和P通道MOSFET的柵極之間連接外部上拉電阻器，以保持高銷銷較低時(shí)保持高高。
　　當(dāng)監(jiān)視的電壓低于Max16052指定的固定閾值時(shí)，OUT引腳將柵極銷拉低，從而導(dǎo)致PCHANNEL MOSFET開關(guān)處于短路狀態(tài)或狀態(tài)下。當(dāng)監(jiān)視的電壓超過閾值時(shí)，插根銷就會(huì)高，關(guān)閉了P通道MOSFET并斷開從電源電壓的負(fù)載。　　P通道MOSFET用作高壓保護(hù)的高側(cè)輸入開關(guān)。

　　圖2。用作高壓保護(hù)的高方向輸入開關(guān)的P通道MOSFET。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供
　　在某些應(yīng)用程序中，所需的監(jiān)督規(guī)范只能以有效的低輸出提供。這意味著當(dāng)滿足監(jiān)視條件時(shí)，輸出信號(hào)很低。在這些情況下，有必要使用技術(shù)控制活躍低輸出的輸入開關(guān)。例如，在32 s不活動(dòng)后需要重置微控制器的系統(tǒng)中，并且需要在128 s的無活動(dòng)持久性后循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)，可以使用看門狗計(jì)時(shí)器通過其觀察員輸入（WDI）來檢測不活動(dòng)的情況。別針。當(dāng)未檢測到一定時(shí)間段內(nèi)的脈沖或過渡時(shí)，看門狗輸出（WDO）會(huì)降低（WatchDog超時(shí)，TWD）。帶有看門狗計(jì)時(shí)器的Max16155納米式主管的變體分別為32 s和128 s。需要兩個(gè)看門狗計(jì)時(shí)器才能達(dá)到所需的功能 - 一個(gè)重置微控制器，一個(gè)用于啟動(dòng)圖3中所示的驅(qū)動(dòng)循環(huán)例程。主要挑戰(zhàn)是確定如何使用看門狗計(jì)時(shí)器變體的低輸出以打開輸入開關(guān)在無效或系統(tǒng)的無響應(yīng)狀態(tài)下，用于電源循環(huán)。　　使用了兩個(gè)具有不同監(jiān)管及時(shí)的看門狗計(jì)時(shí)器，一個(gè)可以進(jìn)行柔和的重置，另一個(gè)用于進(jìn)行動(dòng)力騎行。

　　圖3。使用具有不同看門夫時(shí)間的兩個(gè)Max16155看門狗計(jì)時(shí)器 - 一個(gè)可以進(jìn)行柔和的重置，另一個(gè)用于進(jìn)行動(dòng)力騎行。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供
　　NPN雙極連接晶體管作為駕駛電路
　　驅(qū)動(dòng)P通道高方向開關(guān)的一種方法是使用NPN雙極連接晶體管（BJT），如圖4所示。該電路形成一個(gè)逆變器，該逆變器將來自看門狗輸出的主動(dòng)低信號(hào)轉(zhuǎn)換為高邏輯信號(hào)P通道MOSFET開關(guān)要求。　　使用NPN雙極連接晶體管（Q1）從主動(dòng)低輸出中驅(qū)動(dòng)P通道MOSFET（Q2）。

　　圖4。使用NPN雙極連接晶體管（Q1）從主動(dòng)低輸出中驅(qū)動(dòng)P通道MOSFET（Q2）。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供
　　當(dāng)系統(tǒng)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，Max16155 WDO引腳的看門狗輸出處于怠速狀態(tài)，通常為高。然后，將其與限制電阻網(wǎng)絡(luò)連接到驅(qū)動(dòng)晶體管的基本引腳。 WDO引腳的通常高輸出提供必要的基本發(fā)射極電壓作為NPN雙極連接晶體管的控制輸入。它在整個(gè)基本發(fā)射機(jī)連接處建立了足夠的電壓，從而導(dǎo)致晶體管進(jìn)入其指揮狀態(tài)。
　　電阻分隔器連接到高側(cè)MOSFET開關(guān)的柵極和源銷，以控制其柵極源電壓（V GS）。該閘門源電壓決定了MOSFET是否保持在其開或關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)NPN雙極連接晶體管被WDO引腳激活時(shí)，電流流過晶體管。這將電阻分隔器低到GND，從而改變了電阻分隔器的接線點(diǎn)的電壓。然后將該電壓應(yīng)用于高側(cè)MOSFET的柵極銷。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差，而柵極銷的電勢比源銷的電勢低，后者有效地旋轉(zhuǎn)了MOSFET。將MOSFET處于狀態(tài)下，將提供電源為微處理器或負(fù)載。圖5顯示了系統(tǒng)活動(dòng)活動(dòng)并通過開關(guān)Q2提供電源時(shí)的電流流量。　　正常運(yùn)行時(shí)的電流流動(dòng) - 系統(tǒng)處于活動(dòng)狀態(tài)。

　　圖5。正常運(yùn)行時(shí)的電流流動(dòng) - 系統(tǒng)是活動(dòng)的。圖像由Bodo的Power Systems
　　但是，當(dāng)微處理器變得無響應(yīng)或無法在Max16155監(jiān)視日?qǐng)?bào)的預(yù)定義超時(shí)周期內(nèi)提供輸入脈沖時(shí)，發(fā)生了一個(gè)看門狗超時(shí)事件，并且WDO聲明低。因此，這將NPN BJT Q1的底座拉到了地面，將其關(guān)閉。當(dāng)Q1打開時(shí)，P通道MOSFET Q2的門和源的電壓大約相等，足以將其關(guān)閉。
　　如圖5所示，NPN雙極連接晶體管的收集器銷與高側(cè)MOSFET的電阻分隔器連接。由于NPN雙極連接晶體管的關(guān)閉狀態(tài)，電阻器分隔器和柵極接線點(diǎn)上的電壓大約等于源銷的電壓。這將導(dǎo)致MOSFET的門和源之間的勢差為零，MOSFET的源無法滿足將MOSFET Q2保持在其導(dǎo)電狀態(tài)所需的VGS閾值。因此，隨著MOSFET現(xiàn)在關(guān)閉，向微處理器的3.3 V電源斷開了連接，從而有效地切斷了微處理器或負(fù)載的功率。在系統(tǒng)不活躍和功率循環(huán)過程中的等效電路和電流流如圖6所示。　　系統(tǒng)不活動(dòng)期間的電流流動(dòng) - 功率周期發(fā)生。

　　圖6。系統(tǒng)不活動(dòng)期間的電流流動(dòng) - 功率周期發(fā)生。圖像由Bodo的Power Systems 
　　WDO輸出脈沖寬度完成并返回高電壓水平后，系統(tǒng)將恢復(fù)為正常操作。在此階段，微處理器恢復(fù)將常規(guī)輸入脈沖發(fā)送到WDI引腳，以防止其他觀察員超時(shí)事件。 NPN雙極連接晶體管返回其活躍狀態(tài)，使高側(cè)MOSFET保持啟動(dòng)，從而確保向微處理器或負(fù)載提供不間斷的電源。圖7顯示了使用NPN雙極晶體管在功率循環(huán)事件期間的波形。如CH1所示，WDI信號(hào)中未檢測到的過渡，這意味著系統(tǒng)不活動(dòng)。超時(shí)期之后，CH2中的WDO信號(hào)聲稱低，在此期間，高側(cè)輸入開關(guān)Q1打開。因此，在CH3中沒有測量電壓，并且啟動(dòng)了MCU電源電壓和系統(tǒng)重新啟動(dòng)。 CH4是通過將負(fù)載變?yōu)榱惆才嗟呢?fù)載繪制的輸出電流，表明負(fù)載已斷開連接到電源電壓。　　使用NPN雙極連接晶體管在驅(qū)動(dòng)電路中使用信號(hào)（CH1 -WDI信號(hào)； CH2 -WO信號(hào)； CH3 -MCU SUPPLY； CH4 -IOUT）。

　　圖7。在驅(qū)動(dòng)電路中使用NPN雙極連接晶體管的信號(hào)（CH1 -WDI信號(hào)； CH2 -WO信號(hào)； CH3 -MCU供應(yīng)； CH4 -I OUT）。圖像由Bodo的Power Systems  
　　使用NPN雙極連接晶體管作為高側(cè)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)之一是雙極交界晶體管的較低成本。但是，偏向NPN雙極連接晶體管需要在其他外部組件（例如電阻器）的幫助下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
　　使用N通道MOSFET作為駕駛電路
　　可以實(shí)施使用N通道MOSFET的替代駕駛電路來控制高側(cè)P通道MOSFET。這種方法比使用雙極晶體管具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
　　N通道MOSFET的低抗性可確保整個(gè)設(shè)備的最小電壓降低，從而導(dǎo)致功率耗散降低并提高能效。 MOSFET的快速切換功能可以更快地響應(yīng)時(shí)間，從而增強(qiáng)了監(jiān)督系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 MOSFET可以提供的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它表現(xiàn)出減少的開關(guān)損耗和更高的操作頻率。這可以使運(yùn)行平穩(wěn)，有效，從而保留了電池供電的應(yīng)用等能量。
　　此外，柵極驅(qū)動(dòng)器要求的要求要比雙極交界晶體管的要求少，從而簡化了駕駛電路并減少所需的組件數(shù)量。看門狗輸出可以直接驅(qū)動(dòng)圖8所示的N通道MOSFET的門。　　使用N通道MOSFET（Q1）從主動(dòng)低輸出中驅(qū)動(dòng)P通道MOSFET（Q2）。

　　圖8。使用N通道MOSFET（Q1）從主動(dòng)低輸出中驅(qū)動(dòng)P通道MOSFET（Q2）。圖像由Bodo的Power Systems  
　　WDO的上拉電壓應(yīng)符合 N通道MOSFET的門閾值電壓V GS（Th），以正常工作。當(dāng)系統(tǒng)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，WDO的邏輯高輸出電壓將打開Q1，因此將打開Q2，從而為系統(tǒng)傳遞功率。與雙極晶體管一樣，系統(tǒng)不活動(dòng)期間WDO引腳的邏輯低輸出水平將關(guān)閉Q1并打開Q2，從而切斷了系統(tǒng)的電源電壓。圖9中的捕獲波形顯示了使用N通道MOSFET作為驅(qū)動(dòng)電路的電源循環(huán)過程中信號(hào)的行為。　　使用驅(qū)動(dòng)電路中使用N通道MOSFET的信號(hào)（CH1-WDI信號(hào)； CH2-WO信號(hào)； CH3-MCU供應(yīng)； CH4-IOUT）。

　　圖9。在駕駛電路中使用n通道MOSFET的信號(hào)（CH1-WDI信號(hào)； CH2-WO信號(hào)； CH3-MCU SUPPLY； CH4-I OUT）。圖像由Bodo的Power Systems  ]提供
　　這種駕駛高方向開關(guān)的方法不僅對(duì)無線收發(fā)器，而且對(duì)需要在故障期間系統(tǒng)保護(hù)中進(jìn)行電源循環(huán)程序的其他應(yīng)用，例如功能和內(nèi)在安全系統(tǒng)中的過電和過電。感應(yīng)階段取決于電動(dòng)周期需要的條件。它可以是檢測電壓故障的電壓主管，也可以是防止過電流和其他技術(shù)的當(dāng)前傳感器。本文討論了如何將具有活躍低輸出的感覺和監(jiān)督設(shè)備用于保護(hù)電源循環(huán)的下游系統(tǒng)。