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。