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防反接電路設(shè)計(jì) 二極管管型防反接保護(hù)電路

上海雷卯電子 ? 2023-09-23 08:02 ? 次閱讀

防反接保護(hù)電路

二極管管型防反接保護(hù)電路

1、通常情況下直流電源輸入防反接保護(hù)電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺?shí)現(xiàn)防反接保護(hù)。如下圖1所示

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圖1、一只串聯(lián)二極管保護(hù)系統(tǒng)不受反向極性影響,二極管有0.7V的壓降

這種接法簡(jiǎn)單可靠,但當(dāng)輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。以輸入電流額定值達(dá)到2A,如選用Onsemi的快速恢復(fù)二極管 MUR3020PT,額定管壓降為0.7V,那么功耗至少也要達(dá)到:Pd=2A×0.7V=1.4W,這樣效率低,發(fā)熱量大,要加散熱器。

2、另外還可以用二極管橋?qū)斎胱稣?,這樣電路就永遠(yuǎn)有正確的極性(圖2)。這些方案的缺點(diǎn)是,二極管上的壓降會(huì)消耗能量。輸入電流為2A時(shí),圖1中的電路功耗為1.4W,圖2中電路的功耗為2.8W。

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圖2 是一個(gè)橋式整流器,不論什么極性都可以正常工作,但是有兩個(gè)二極管導(dǎo)通,功耗是圖1的兩倍

MOS管型防反接保護(hù)電路

圖3利用了MOS管的開關(guān)特性,控制電路的導(dǎo)通和斷開來設(shè)計(jì)防反接保護(hù)電路,由于功率MOS管的內(nèi)阻很小,現(xiàn)在 MOSFET Rds(on)已經(jīng)能夠做到毫歐級(jí),解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

極性反接保護(hù)將保護(hù)用場(chǎng)效應(yīng)管與被保護(hù)電路串聯(lián)連接。保護(hù)用場(chǎng)效應(yīng)管為PMOS場(chǎng)效應(yīng)管或NMOS場(chǎng)效應(yīng)管。若為PMOS,其柵極和源極分別連接被保護(hù)電路的接地端和電源端,其漏極連接被保護(hù)電路中PMOS元件的襯底。若是NMOS,其柵極和源極分別連接被保護(hù)電路的電源端和接地端,其漏極連接被保護(hù)電路中NMOS元件的襯底。一旦被保護(hù)電路的電源極性反接,保護(hù)用場(chǎng)效應(yīng)管會(huì)形成斷路,防止電流燒毀電路中的場(chǎng)效應(yīng)管元件,保護(hù)整體電路。

具體N溝道MOS管防反接保護(hù)電路電路如圖3示

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圖3. NMOS管型防反接保護(hù)電路圖

N溝道MOS管通過S管腳和D管腳串接于電源和負(fù)載之間,電阻R1為MOS管提供電壓偏置,利用MOS管的開關(guān)特性控制電路的導(dǎo)通和斷開,從而防止電源反接給負(fù)載帶來損壞。正接時(shí)候,R1提供VGS電壓,MOS飽和導(dǎo)通。反接的時(shí)候MOS不能導(dǎo)通,所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds(on)只有20mΩ實(shí)際損耗很小,2A的電流,功耗為(2×2)×0.02=0.08W根本不用外加散熱片。解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

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VZ1為穩(wěn)壓管防止柵源電壓過高擊穿mos管。NMOS管的導(dǎo)通電阻比PMOS的小,最好選NMOS。

NMOS管接在電源的負(fù)極,柵極高電平導(dǎo)通

PMOS管接在電源的正極,柵極低電平導(dǎo)通。


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