一、单片机低功耗供电电路分析
一个经典的单片机供电电路，电路的原理图如下图所示：
▲ 开关电路简化后的电路
在电路上电之前。开关"TEST"断开，单片机也没有通过VCC加电。此时，T1的基极通过R9(100k)接地，处于截止状态。T3的基级电阻R7所连接的Test，T1都处于截止状态，所以T3也处于截止状态。
电源+9V被T3隔离，没有加载稳压芯片IC2上，IC2的输出VCC保持低电平。
▲ 电路关闭状态
按动按钮“TEST”启动电路，T3的基极通过R7，Test，T2的b-e接地，从而使得T3导通。此时+9V通过T3加到IC2稳压芯片。IC2输出VCC是加到单片机上。
单片机工作后，通过IO2输出高电压，通过R8使得T1导通。此时即使Test松开，T3的基极也可以通过R7,LED1，T1接地，实现电源自锁打开。
▲ 按动TEST，启动电路
▲ 电路启动后，由MCU提供T1基极电压，从而维持T3导通
之后，单片机软件可以来使得IO2端口重新变成低电平，使得T1截止，进而使得T3截止。
可以根据IO1端口，读取T2的开关状态，进而判断用户是否按动功能键。判断用户按动Test之后，等到用户释放Test之后，便可以将IO2置低电平。
也可以根据软件功能，实现自动延迟掉电，进而减少对供电电源的消耗。
二、用二极管实现不同电压的输出
利用二极管的单向导电性可以设计出好玩、实用的电路。
分享本文，分析限幅电路和钳位电路，是如何用二极管来实现的。
限幅电路
如下图所示，当在正半周期，并且VIN大于等于0.7V，二极管正向导通。此时，VOUT会被钳位在0.7V上。
而当VIN小于0.7V时二极管是截止状态，在负半周期时相当于电流反向，二极管也是截至状态，此时VOUT=VIN，VOUT波形跟随VIN变化。
限辐电路示意图
根据上面限辐电路的原理，可以设计如下双向限辐电路。
双向限辐电路示意图
然而有时候0.7V电压不能满足要求，那么，怎么产生不同大小的限幅电压？
在电路中加入偏置电压VBIAS，只有当VIN大于等于VBIAS时二极管才能导通。此时VOUT被钳位，其值是0.7V+VBIAS，如下图所示。
偏压限幅电路示意图
钳位电路
下面是二极管结合电容实现的钳位电路。分析中不考虑二极管的导通压降，假设RC时间常数足够大，从而使输出波形不会失真。
钳位电路原理
当输入Vin在负半周期为负时，电流如下图中红色箭头所示。二极管导通，电容逐渐充电至V，在此过程中Vout=0。
当输入Vin在正半周为正时，电流如蓝色箭头所示。二极管截止，Vout等于电容上电压加上正半周电压V，此时Vout=2V。
钳位电路原理
偏压钳位电路
跟限幅电路类似的，为了获得所需要的钳位值，要在电路中加入偏置电压，如下图所示。
偏压钳位电路
当所加的偏压与二极管导通方向一致，钳位值会提高V1，Vout=2V+V1。
双向二极管钳位电路应用举例
在某些电路中会利用两个二极管的钳位作用进行保护，如下图所示，假设0.7V为D1和D2的导通电压。
- Vin大于等于Vmax，D1导通，Vout会被钳位在Vmax
- Vin小于等于Vmin时，Vout被钳位在Vmin
二极管钳位保护电路
三、MOS管和IGBT管的区别
在电路设计中，MOS管和IGBT管会经常出现，它们都可以作为开关元件来使用，MOS管和IGBT管在外形及特性参数也比较相似，那为什么有些电路用MOS管？而有些电路用IGBT管？
下面我们就来了解一下，MOS管和IGBT管到底有什么区别吧！
什么是MOS管？
场效应管主要有两种类型，分别是结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOS管）。
MOS管即MOSFET，中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管，由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离，所以又叫绝缘栅场效应管。
MOSFET又可分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。
如上图，MOSFET种类与电路符号。
有的MOSFET内部会有个二极管，这是体二极管，或者叫寄生二极管、续流二极管。
关于寄生二极管的作用，有两种解释：
- MOSFET的寄生二极管，作用是防止VDD过压的情况下，烧坏MOS管，因为在过压对MOS管造成破坏之前，二极管先反向击穿，将大电流直接到地，从而避免MOS管被烧坏。
- 防止MOS管的源极和漏极反接时烧坏MOS管，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿MOS管。
MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作放大器、电子开关等用途。
什么是IGBT？
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由晶体三极管和MOS管组成的复合型半导体器件。
IGBT作为新型电子半导体器件，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电子电路中获得极广泛的应用。
IGBT的电路符号至今并未统一，画原理图时一般是借用三极管、MOS管的符号，这时可以从原理图上标注的型号来判断是IGBT还是MOS管。
同时还要注意IGBT有没有体二极管，图上没有标出并不表示一定没有，除非官方资料有特别说明，否则这个二极管都是存在的。
IGBT内部的体二极管并非寄生的，而是为了保护IGBT脆弱的反向耐压而特别设置的，又称为FWD（续流二极管）。
判断IGBT内部是否有体二极管也并不困难，可以用万用表测量IGBT的C极和E极，如果IGBT是好的，C、E两极测得电阻值无穷大，则说明IGBT没有体二极管。
IGBT非常适合应用于如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
MOS管和IGBT的结构特点
MOS管和IGBT管的内部结构如下图所示。
IGBT是通过在MOSFET的漏极上追加层而构成的。
IGBT的理想等效电路如下图所示，IGBT实际就是MOSFET和晶体管三极管的组合，MOSFET存在导通电阻高的缺点，但IGBT克服了这一缺点，在高压时IGBT仍具有较低的导通电阻。
另外，相似功率容量的IGBT和MOSFET，IGBT的速度可能会慢于MOSFET，因为IGBT存在关断拖尾时间，由于IGBT关断拖尾时间长，死区时间也要加长，从而会影响开关频率。
选择MOS管还是IGBT？
在电路中，选用MOS管作为功率开关管还是选择IGBT管，这是工程师常遇到的问题，如果从系统的电压、电流、切换功率等因素作为考虑，可以总结出以下几点：
也可从下图看出两者使用的条件，阴影部分区域表示MOSFET和IGBT都可以选用，“？”表示当前工艺还无法达到的水平。
总的来说，MOSFET优点是高频特性好，可以工作频率可以达到几百kHz、上MHz，缺点是导通电阻大在高压大电流场合功耗较大；而IGBT在低频及较大功率场合下表现卓越，其导通电阻小，耐压高。
MOSFET应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等等高频电源领域；IGBT集中应用于焊机、逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。
