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防反接电路设计----(一)
2019-07-13 23:10
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电源技术
12837
0
1312
防反接保护电路
1、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。如下图
1
示:
这种接法简单可靠,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。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。这样的设计有点蠢啊。。。。
2,另外还可以用二极管桥对输入做整流,这样电路就永远有正确的极性(图2)。这些方案的缺点是,二极管上的压降会消耗能量。输入电流为2A时,图1中的电路功耗为1.4W,图2中电路的功耗为2.8W。貌似这样的设计更加不合理。。。
图1、一只串联二极管保护系统不受反向极性影响,二极管有0.7V的压降
图2 是一个桥式整流器,不论什么极性都可以正常工作,但是有两个二极管导通,功耗是图1的两倍
MOS
管型防反接保护电路
图3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。
具体
N沟道MOS
管
防反接保护电路
电路如图
3
示
图
3. NMOS
管型防反接保护电路
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。
有没有什么电路是可以无视正负极,我的两个电池端子随便接都可以给后端电路供电呢?利用目前这个设计应该是可以的。。。但是谁会这么无聊呢?但是为了乐趣,这种东西应该是被实现的。。。花哈哈哈,不过好好等下一篇博文再来讨论这个神奇的问题吧。。。
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