串联二极管方案
????在主回路中,串联一个二极管,是利用二极管的单向导电的特性,实现了最简单可靠的低成本防反接功能电路。在主回路中,串联一个二极管,是利用二极管的单向导电的特性,实现了最简单可靠的低成本防反接功能电路。这种低成本方案一般在小电流的场合,类似小玩具等。因为二极管导通会有一个0.7V的导通压降,如果实际电流很大的话,那么就会产生一个热损耗,会导致发热。而且如果反接的电压很大的话,超过反向截止电压,也会击穿二极管本身,导致二极管失效,起不到防反接的功能,从而不能起到保护后级电路的作用了。
整流桥方案
????整流桥方案的原理和单独串联二极管一样,都是利用二极管的单向导通性。分析电路我们可以看到,这样一来,不管我们是否接反,电路都能正常工作,大家肯定觉得这不是很完美。但是美中不足的是实际工作电路中,等于串联了两个二极管,导通压降就是1.4V,由此可见,在大电流的情况下,所产生的热损耗就是两倍!
MOS管方案
????上图是采用PMOS和NMOS的电源防反接的方案。
????采用MOS管防反接的好处在于压降很小,几乎可以忽略不计。现在的工艺可以把MOS管的内阻控制在几个mΩ,假设电流是1A,那么导通压降只有几个mV。
????用PMOS时,上电瞬间MOS管的寄生二极管导通,电源与负载形成回路,所以S极电位就是VBAT-0.6V,而G极电位是0V,PMOS管导通,把二极管短路。电源接反时:G极是高电平,PMOS管不导通。保护电路安全。
????用NMOS时,没有反接时:上电瞬间MOS管的寄生二极管导通,电源与负载形成回路,所以S极电位就是VBAT-0.6V,而G极电位是0V,NMOS管导通,把二极管短路。电源接反时:G极是高电平,寄生二极管不导通,G极电平大于S极,NMOS管不导通,起到保护电路的作用。
????值得我们注意的是,MOS管在防反接电路中应用相比与正常使用是反过来接的,因为我们需要利用MOS管寄生二极管先把电路导通,然后MOS才导通,有先后顺序。正常电路中作为开关器件的话是不希望寄生二极管导通的。
MOS管升级方案
????升级方案的原理和上面的初步方案是一样的,就不赘述了。G极增加了电阻分压和稳压二极管是为了保证G极和S极之间的压差,让MOS管能保持稳定打开状态。
保险丝二极管方案
????图1,电路中串联一个保险丝并联一个肖特基二极管。电源没有反接时,负载电流在额定范围内,那么保险丝不会熔断,二极管反向截止,电路没有损耗并且正常工作。当电源反接时,二极管导通,短路电流超过保险丝额定电流,保险丝熔断,电路断开,从而实现保护功能。当然,保险丝可以选用自恢复保险丝,方便维修。
????图2,有的工程师提出,把图1中的肖特基二极管换成稳压二极管,这样在图1电路的功能上还能提高电路抗电源浪涌的能力,小编觉得有道理,所以贴出来,看看大家怎么说!大家可以在文末小程序说说自己的看法!
总结
????防反接电路原理是简单很容易理解的,只是增加了几个元器件,却能起到很好的保护后级电路的作用,工程师聚聚在做设计的时候不妨考虑进去。
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