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[其他] 每天解决一个问题5:实战经验-如何防反接电路设计

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    发表于 2015-8-30 23:35:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 ALTIUM2 于 2015-8-30 23:35 编辑

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    每天解决一个问题5:实战经验-如何防反接电路设计

      还记得前段时间,自己画的demo板上电正常,烧程序正常,完完全全就是一次性成功,很开森。
    但是下班的时候手一贱,完了,接反了。!!!

    板子小,密密麻麻,调试电源接口也不用接插件了,直接用的插针,但不防反接,最后还好设计电路比较可靠,电源IC也有自我保护,但是如果没有保护,后果不可估量啊。

    下面我就把后来防反接的实际心得与方法分享给大伙!

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    A.控制电路电源如何防反接?
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    防反接法.1
    输入串接二极管(适用于电流很小的情况,简单方便)

    --->串接二极管防反接保护电路

    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.

    这种接法虽然简单可靠,但是当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。

    例如以输入电流额定值达到2A,如选用Onsemi的快速恢复二极管 MUR3020PT,额定管压降为0.7V,

    那么功耗至少也要达到:Pd=2A×0.7V=1.4W,这样效率低,发热量大,要加散热器。


    防反接法.2
    桥式整流(正反接都能正常工作,但是功耗更大)

    --->桥式整流防反接保护电路

    利用桥式整流器,不论什么极性都可以正常工作,但是有两个二极管导通,功耗是第一种方法的两倍.


    防反接法.3
    MOS管型防反接(虽然稍微麻烦,但是功耗小,安全性高,推荐)
    --->NMOS管型防反接保护电路

    利用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,

    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。


    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    B.MOS管型防反接保护电路详细分析

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    该方法利用了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。保护用场效应管为PMOS场效应管或NMOS场效应管。若为PMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的接地端和电源端,其漏极连接被保护电路中PMOS元件的衬底。若是NMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的电源端和接地端,其漏极连接被保护电路中NMOS元件的衬底。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,2A的电流,功耗为(2×2)×0.02=0.08W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。NMOS管的导通电阻比PMOS的小,最好选NMOS。


      NMOS管接在电源的负极,栅极高电平导通。

      PMOS管接在电源的正极,栅极低电平导通


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    C.MOS管型防反接保护电路实例

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    1.5-14V输入防反接实例


    2.5V输入防反接实例


    希望能够用我的实际体会和经验帮助大伙,少走弯路!



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    这个不错的
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     楼主| 发表于 2015-8-31 00:10:05 | 显示全部楼层

    谢谢 捧场啊
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    谢谢楼主分享
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