常用防反接电路设计

2019-07-19 10:34:17 来源:muRata
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电子设备都须用到直流电源,接入电源最怕的就是正负极接反了。若没有防反接电路,那就不知会发生什么情况了, 元件损坏那是肯定的了。所以一般电路都会加反接电路,如下介绍几种常用电路。
 
1、利用一个二极管防反接电路
通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。如图1所示:
 
 
这种接法简单可靠,成本低,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。若输入电流额定值达到3A,一般二极管压降为0.7V,那么功耗至少也要达到:Pd=3A×0.7V=2.1W,损耗这么大,这样效率必定低,且发热量大,要加散热器。这就不划不来了。 所以这种只能用在小电流,要求不高的电路中。
 
2、利用桥式整流管做防反接电路
利用二极管桥对输入做整流,这样电路就永远有正确的极性。如图2电路
 
 
4个二极管组成的桥式整流器,不论输入电源正负怎么接,输出极性都是正常的。原理与方法1一样,都是利用二极管的单向导通性,但桥式整流同时有两个二极管导通,所以功耗是图1的两倍。当输入电流为3A时,Pd=3A×0.7V×2=4.2W,更要加散热片了。这成本更高,不实用。
 
利用了MOS管的开关特性,控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路,由于功率MOS管的内阻很小,现在 MOSFET Rds(on)已经能够做到毫欧级,解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。
 
极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。一旦被保护电路的电源极性反接,保护用场效应管会形成断路,防止电流烧毁电路中的场效应管元件,保护整体电路。
 
N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示
 
 
N沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间,电阻R1为MOS管提供电压偏置,利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开,从而防止电源反接给负载带来损坏。正接时候,R1提供VGS电压,MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通,所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds(on)只有20mΩ实际损耗很小,3A的电流,功耗为(3×3)×0.02=0.18W根本不用外加散热片。解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。VZ1为稳压管防止栅源电压过高击穿mos管。
 
P沟道MOS管防反接保护电路电路如图4示
 
 
因为NMOS管的导通电阻比PMOS的小且价格相对更便宜,最好选NMOS。
 
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