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防止電源正負極接反的方法

GReq_mcu168 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-05-30 10:33 ? 次閱讀

1、介紹

電源的輸入部分,為了防止誤操作,將電源的正負極接反,對電路造成損壞,一般會對其進行防護,如采用保險絲二極管,MOS管等方式,這里就稍微做一下梳理總結。

2、方式:

2.1 二極管防反接

采用二極管進行保護,電路簡單,成本低,占用空間小。但是二極管的PN結在導通時,存在一個 <= 0.7V的壓降,對電路造成不必要的損耗,比如對電池供電的系統,電流較大的電路都會造成比較明顯的影響(電路中,功耗,發熱都是不可忽略的問題)。

2.2 保險絲防護

很多常見的電子產品,拆開之后都可以看到電源部分加了保險絲,在電源接反,電路中存在短路的時候由于大電流,進而將保險絲熔斷,起到保護電路的作用,但這種方式修理更換比較麻煩。

2.3 MOS管防護

MOS管因工藝提升,自身性質等因素,其導通內阻技校,很多都是毫歐級,甚至更小,這樣對電路的壓降,功耗造成的損失特別小,甚至可以忽略不計,所以選擇MOS管對電路進行保護是比較推薦的方式。

2.3.1 NMOS防護

如下圖:上電瞬間,MOS管的寄生二極管導通,系統形成回路,源極S的電位大約為0.6V,而柵極G的電位為Vbat,MOS管的開啟電壓極為:Ugs = Vbat - Vs,柵極表現為高電平,NMOS的ds導通,寄生二極管被短路,系統通過NMOS的ds接入形成回路。

若電源接反,NMOS的導通電壓為0,NMOS截止,寄生二極管反接,電路是斷開的,從而形成保護。

2.3.2 PMOS防護

如下圖:上電瞬間,MOS管的寄生二極管導通,系統形成回路,源極S的電位大約為Vbat-0.6V,而柵極G的電位為0,MOS管的開啟電壓極為:Ugs = 0 -(Vbat-0.6),柵極表現為低電平,PMOS的ds導通,寄生二極管被短路,系統通過PMOS的ds接入形成回路。

若電源接反,NMOS的導通電壓大于0,PMOS截止,寄生二極管反接,電路是斷開的,從而形成保護。

注:NMOS管將ds串到負極,PMOS管ds串到正極,寄生二極管方向朝向正確連接的電流方向;

MOS管的D極和S極的接入:通常使用N溝道的MOS管時,一般是電流由D極進入而從S極流出,PMOS則S進D出,應用在這個電路中時則正好相反,通過寄生二極管的導通來滿足MOS管導通的電壓條件。MOS管只要在G和S極之間建立一個合適的電壓就會完全導通。導通之后D和S之間就像是一個開關閉合了,電流是從D到S或S到D都一樣的電阻

實際應用中,G極一般串接一個電阻,為了防止MOS管被擊穿,也可以加上穩壓二極管。并聯在分壓電阻上的電容,有一個軟啟動的作用。在電流開始流過的瞬間,電容充電,G極的電壓逐步建立起來。

對于PMOS,相比NOMS導通需要Vgs大于閾值電壓,由于其開啟電壓可以為0,DS之間的壓差不大,比NMOS更具有優勢。

USB與電池切換設計:

當USB供電時,PMOS截止,通過二極管輸入系統;當電池供電時,PMOS導通,下拉電阻的作用是將柵極電位穩定的拉低,確保PMOS正常開啟,防止柵極高阻抗帶來的隱患。

通過MCU的IO控制輸入—>輸出:

R3確保柵極電流不至于太大,R2上拉,截止PMOS,IO輸出控制時,穩定為低,開啟PMOS。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:電源防反接小結

文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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