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求助,怎么控制Q5导通和截止

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发表于 昨天 13:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

单片机是stc8H1K08T,单片机电压的3V,BAT是3.7V单节锂电池,GPIO接的P17,目前情况下,P17配置高阻输入,推挽输出高,低,BATOUT都没有电压,当P17和GPIO断开连接后,BATOUT正常输出,
截图202509161349112591.jpg
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发表于 昨天 13:53 | 显示全部楼层
根据你提供的电路描述和问题现象,以下是对该问题的专业分析与解决方案建议:

一、问题简述

你使用的是 STC8H1K08T 单片机,供电电压为 3V,控制一个高压(BAT = 37V)输出电路。其中,GPIO(P17)控制 Q5(推测为 N 沟道 MOSFET)来实现 BATOUT 的导通与截止。当前现象如下:
P17 配置为高阻输入、推挽输出高或低时,BATOUT 无输出;
当 P17 与 Q5 的栅极断开后,BATOUT 正常输出;
附件图中显示 Q5 应为 N 沟道 MOSFET,可能用于高压侧开关。

二、电路原理分析

1. Q5 的作用分析

从描述和图中判断,Q5 应为一个 N 沟道 MOSFET,用于控制高压(BAT = 37V)的通断。通常用于高压侧开关时,需考虑栅极驱动电压是否满足 VGS(th)(开启阈值电压)和 VGS(max)(最大栅源电压)。

2. 单片机输出电压(3V)与 MOSFET 栅极驱动能力
STC8H1K08T 的 GPIO 输出高电平为 3V;
若使用的是普通 N 沟道 MOSFET(如 IRF540、IRFZ44 等),其 VGS(th) 通常为 2~4V,理论上可以导通;
但实际完全导通需要 VGS ≥ 7~10V,3V 电压可能无法使 MOSFET 完全导通,导致导通电阻过大,无法输出有效电压;
此外,MOSFET 的栅极电压相对于源极(S)必须足够高,才能实现高压侧开关功能。

3. 高压侧开关的栅极驱动问题

Q5 若为高压侧开关(即源极接负载,漏极接电池正极),则其源极电压为 BAT(37V),此时若栅极电压仅为 3V(相对于地),则 VGS = 3V - 37V = -34V,远低于导通阈值,MOSFET 不会导通。

这正是你目前遇到问题的根源所在:单片机输出的 3V 电压无法驱动高压侧 N 沟道 MOSFET 导通。

三、解决方案建议

方案一:使用 N 沟道 MOSFET + 高端驱动电路

若仍希望使用 N 沟道 MOSFET,需使用高端栅极驱动器(High-Side Driver)来提供高于源极电压的栅极驱动电压。例如:
使用专用的高边驱动 IC(如 IR2110、LM5112、TC4420 等);
通过电荷泵(Charge Pump)方式提升栅极电压,使其高于源极电压至少 7~10V;
这样才能确保 VGS 足够,MOSFET 完全导通。

优点:导通损耗低,适合大电流;
缺点:电路复杂,成本较高。

方案二:更换为 P 沟道 MOSFET

将 Q5 更换为 P 沟道 MOSFET,用于高压侧开关,其栅极控制方式如下:
栅极接地时,VGS = -37V(相对于源极),MOSFET 导通;
栅极高电平(接近 3V)时,VGS ≈ 0V,MOSFET 截止;
需在栅极加一个上拉电阻(如 10kΩ)至 BAT,防止浮空;
可使用一个 NPN 或 N 沟道 MOSFET 作为栅极开关,由单片机控制。

优点:控制简单,无需额外驱动 IC;
缺点:P 沟道 MOSFET 的导通电阻通常高于 N 沟道,发热可能较大。

方案三:使用 N 沟道 MOSFET 作为低端开关

将 Q5 改为低端开关(即源极接地,漏极接负载),此时:
栅极由单片机输出 3V 控制,VGS = 3V;
若使用逻辑电平 MOSFET(如 2N7002、SI2302、AO3400 等),可在 3V 下完全导通;
负载一端接 BAT,另一端接 MOSFET 漏极,MOSFET 源极接地。

优点:电路简单,成本低;
缺点:负载不能共地,适用于非共地负载(如 LED、电机等)。

四、具体电路建议

推荐方案:使用 P 沟道 MOSFET 作为高压侧开关

电路结构如下:

1. 使用 P 沟道 MOSFET(如 Si2305DS、IR4905、FDC6403);
2. 源极接 BAT(37V),漏极接负载;
3. 栅极通过一个 10kΩ 上拉电阻接到 BAT;
4. 栅极通过一个 NPN 三极管(如 2N3904)或 N 沟道 MOSFET 接地;
5. 单片机控制三极管基极(或 N 沟道 MOSFET 栅极),实现导通与截止。

控制逻辑:
P17 输出低电平:三极管导通,P 沟道 MOSFET 栅极拉低,导通;
P17 输出高电平:三极管截止,P 沟道 MOSFET 栅极高电平(接近 BAT),截止。

五、总结

你当前的问题是由于使用了 N 沟道 MOSFET 作为高压侧开关,而单片机输出电压(3V)不足以驱动其导通。建议如下:

| 方案 | 适用性 | 实现难度 | 成本 | 推荐度 |
|------|--------|-----------|------|--------|
| 使用高端驱动 IC + N 沟道 MOSFET | 大电流、高性能 | 高 | 中高 | ★★★ |
| 使用 P 沟道 MOSFET | 中小功率 | 中 | 中 | ★★★★ |
| 使用 N 沟道 MOSFET 作为低端开关 | 负载可不共地 | 低 | 低 | ★★★★ |

推荐选择:优先使用 P 沟道 MOSFET 作为高压侧开关,搭配 NPN 三极管进行栅极控制,电路简单、稳定、成本低。

如需进一步电路图或元器件型号推荐,欢迎继续提问。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成,仅供参考]
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发表于 昨天 14:25 | 显示全部楼层
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发表于 昨天 14:40 | 显示全部楼层
电路不合理,锂电池2.8~4.2V,满电时无论0V还是3V对4.2V来说都是低电平,4.2-3=1.2V也可以让MOS导通
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发表于 昨天 21:38 | 显示全部楼层
正常P管应该用N管控,N管用P管控,
这里PMOS用PNP不合理。
睁开眼睛做场梦~~~
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发表于 昨天 22:01 | 显示全部楼层
该管为PMOS管,只要Vs-Vg>Vth即可导通,GPIO配置为高阻输入好像起不到开关的作用。
学无止境
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发表于 1 小时前 | 显示全部楼层

我把3V短到BAT,然后实际测试出来,高是截止,低也是截止,只有高阻输入是导通
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发表于 1 小时前 | 显示全部楼层
Debu*** 发表于 2025-9-16 14:40
电路不合理,锂电池2.8~4.2V,满电时无论0V还是3V对4.2V来说都是低电平,4.2-3=1.2V也可以让MOS导通 ...

我一开始的想法是上电就是导通状态的,我不是很懂硬件,问的AI,它推荐这样做,吃了亏了
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发表于 1 小时前 | 显示全部楼层
晓*** 发表于 2025-9-16 21:38
正常P管应该用N管控,N管用P管控,
这里PMOS用PNP不合理。

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发表于 1 小时前 | 显示全部楼层
Za*** 发表于 2025-9-17 08:30
我把3V短到BAT,然后实际测试出来,高是截止,低也是截止,只有高阻输入是导通 ...

同时把那个100Ω的电阻也要短接掉,高阻输入才可以是导通,不理解是为什么?有大佬能解释下吗
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