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如何聰明地防止電源正負(fù)極接反?

更新時(shí)間:2023-02-07      點(diǎn)擊次數(shù):687

硬件工程師的很多項(xiàng)目是在洞洞板上完成的,但有存在不小心將電源正負(fù)極接反的現(xiàn)象,導(dǎo)致很多電子元器件都燒毀,甚至整塊板子都廢掉,還得再焊接一塊,不知道有什么好的辦法可以解決?

首先粗心不可避免,雖說只是區(qū)分正負(fù)極兩根線,一紅一黑,可能接線一次,我們不會(huì)出錯(cuò);
接10次線也不會(huì)出錯(cuò),但是1000次?10000呢?
這時(shí)候就不好說了,由于我們的粗心,導(dǎo)致一些電子元器件和芯片燒壞,主要原因是電流過大使元器件被擊穿,所以必須采取防止接反的措施。
一般常用的有以下幾種方法:

1 、二極管串聯(lián)型防反接保護(hù)電路

在正電源輸入端串聯(lián)一個(gè)正向二極管,充分利用二極管正向?qū)?、反向截止的特性。正常情況下,二級(jí)管導(dǎo)通,電路板工作。
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當(dāng)電源接反時(shí),二極管截止,電源無法形成回路,電路板不工作,可以有效的防止電源接反的問題。
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2 、整流橋型防反接保護(hù)電路

使用整流橋?qū)㈦娫摧斎胱優(yōu)闊o極輸入,無論電源正接還是反接,電路板一樣正常工作。
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以上使用二極管進(jìn)行防反處理,若采用硅二極管具有0.6~0.8V左右的壓降,鍺二極管也有0.2~0.4V左右的壓降,若覺得壓降太大,可使用MOS管做防反處理,MOS管的壓降非常小,可達(dá)幾毫歐姆,壓降幾乎可忽略不計(jì)。

3 、MOS管防反保護(hù)電路

MOS管因工藝提升,自身性質(zhì)等因素,其導(dǎo)通內(nèi)阻較小,很多都是毫歐級(jí),甚至更小,這樣對(duì)電路的壓降,功耗造成的損失特別小,甚至可以忽略不計(jì),所以選擇MOS管對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)是比較推薦的方式。
1) NMOS防護(hù)
如下圖:上電瞬間,MOS管的寄生二極管導(dǎo)通,系統(tǒng)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(xiàn)為高電平,NMOS的ds導(dǎo)通,寄生二極管被短路,系統(tǒng)通過NMOS的ds接入形成回路。
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若電源接反,NMOS的導(dǎo)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(hù)。
2)PMOS防護(hù)
如下圖:上電瞬間,MOS管的寄生二極管導(dǎo)通,系統(tǒng)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(xiàn)為低電平,PMOS的ds導(dǎo)通,寄生二極管被短路,系統(tǒng)通過PMOS的ds接入形成回路。
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若電源接反,NMOS的導(dǎo)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(hù)。
注:NMOS管將ds串到負(fù)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(shí),一般是電流由D極進(jìn)入而從S極流出,PMOS則S進(jìn)D出,應(yīng)用在這個(gè)電路中時(shí)則正好相反,通過寄生二極管的導(dǎo)通來滿足MOS管導(dǎo)通的電壓條件。
MOS管只要在G和S極之間建立一個(gè)合適的電壓就會(huì)導(dǎo)通。導(dǎo)通之后D和S之間就像是一個(gè)開關(guān)閉合了,電流是從D到S或S到D都一樣的電阻。
實(shí)際應(yīng)用中,G極一般串接一個(gè)電阻,為了防止MOS管被擊穿,也可以加上穩(wěn)壓二極管。并聯(lián)在分壓電阻上的電容,有一個(gè)軟啟動(dòng)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。

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對(duì)于PMOS,相比NOMS導(dǎo)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(yōu)勢(shì)。

4 、保險(xiǎn)絲防護(hù)

很多常見的電子產(chǎn)品,拆開之后都可以看到電源部分加了保險(xiǎn)絲。
在電源接反,電路中存在短路的時(shí)候由于大電流,進(jìn)而將保險(xiǎn)絲熔斷,起到保護(hù)電路的作用,但這種方式修理更換比較麻煩。(文章來自電磁兼容之家)
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