防反接電路是一種用于防止電源極性接反導(dǎo)致設(shè)備損壞的保護(hù)電路,常見類型有二極管防反接、整流橋防反接、MOS管防反接及保險(xiǎn)絲+穩(wěn)壓管防反接電路等。
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二極管防反接電路
工作原理:
當(dāng)電源正接時(shí),二極管D1處于導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí)V+輸入到負(fù)載上的電壓等于V+減去二極管D1上的壓降。當(dāng)電源反接時(shí),由于二極管具有單向?qū)ㄐ裕藭r(shí)電路無法導(dǎo)通。注意事項(xiàng):① 在運(yùn)用二極管的過程中,務(wù)必保證流經(jīng)二極管的實(shí)際電流不高于其額定電流數(shù)值。還需重點(diǎn)留意系統(tǒng)上電瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)電流,防止該電流超過二極管所能承受的最大額定峰值電流。② 二極管反向偏置時(shí),所承受的電壓不能超過其反向擊穿電壓。③ 低壓環(huán)境中二極管的壓降可能過大,容易引發(fā)后級(jí)負(fù)載電壓不足的狀況;大電流環(huán)境下二極管的功耗會(huì)隨之顯著增大,其本身壓降較大使得損耗偏高。雖然使用肖特基二極管能夠在一定程度上減小損耗,但是當(dāng)電源電壓更低時(shí),即便采用肖特基二極管,仍會(huì)給電路帶來較大影響。④ 使用二極管時(shí)要注意手冊(cè)里的幾個(gè)重要參數(shù):? Peak Repetitive Peak Reverse Voltage(重復(fù)性峰值反向電壓);? RMS Reverse Voltage(反向有效值電壓)設(shè)計(jì)上要注意留余量,余量建議按80%設(shè)計(jì);? Average Forward Rectified Current(平均正向整流電流)就是二極管正向?qū)〞r(shí)流過的平均電流,設(shè)計(jì)上要注意留余量,余量建議按80%設(shè)計(jì),瞬間峰值電流可以超過這個(gè)值;? Peak Forward Surge Current(峰值正向浪涌電流)。
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整流橋型防反接電路
工作原理:
無論輸入的交流電是正半周還是負(fù)半周,電流在負(fù)載上的方向始終是一致的,從而實(shí)現(xiàn)了將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的功能。注意事項(xiàng):① 通過整流橋的作用,交流電被轉(zhuǎn)換為直流電,但輸出的直流電仍然存在一定的波動(dòng)。為了獲得更穩(wěn)定的直流電,通常會(huì)在整流橋的輸出端連接濾波電路,進(jìn)一步平滑直流電壓。② 使用整流橋時(shí)會(huì)產(chǎn)生1.2~1.4V的壓降,這個(gè)壓降會(huì)使輸出的直流電壓比輸入的交流電壓峰值低,在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要考慮到這一點(diǎn),以確保后續(xù)電路能夠獲得合適的工作電壓。使用MOSFET管或肖特基二極管來代替普通二極管會(huì)有效降低整流橋的壓降和功耗。
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穩(wěn)壓二極管和保險(xiǎn)絲防反接電路
工作原理:
由于二極管存在壓降問題,會(huì)影響電路的供電電壓,因此我們使用保險(xiǎn)絲和二極管的合并防反接電路來代替單獨(dú)的二極管防反接電路。當(dāng)電源正接時(shí),電路會(huì)產(chǎn)生很小的壓降。當(dāng)電源反接時(shí),二極管D1導(dǎo)通,將負(fù)載兩端的反向電壓鉗位在二極管的導(dǎo)通壓降(約0.7V),從而負(fù)載相當(dāng)于被旁路保護(hù),電壓基本全部落在保險(xiǎn)絲F1上,當(dāng)電流超過F1的熔斷電流時(shí),保險(xiǎn)絲F1斷開電源斷開。注意事項(xiàng):① 如果想給負(fù)載輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓可以把普通二極管換成穩(wěn)壓二極管。② 電源反接時(shí)會(huì)給負(fù)載一個(gè)負(fù)壓,可能會(huì)導(dǎo)致后級(jí)負(fù)載設(shè)備損壞。③ 保險(xiǎn)絲可以采用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
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MOS管防反接電路
(1)NMOS管防反接電路
① R2和R3是一個(gè)電阻分壓為MOS管G級(jí)提供開啟電壓。
② MOS管內(nèi)部寄生二極管是有一個(gè)擊穿電壓的,當(dāng)未達(dá)到擊穿電壓時(shí)內(nèi)部寄生二極管不會(huì)導(dǎo)通的,因此MOS管防反接的電路當(dāng)電源反接時(shí),電路關(guān)斷。③ 對(duì)于電路中并聯(lián)在分壓電阻上的穩(wěn)壓二極管,因?yàn)閳鲂?yīng)管的輸入電阻是很高的,它是一個(gè)壓控型器件,G級(jí)電壓要控制在20V內(nèi),過高的電壓脈沖會(huì)導(dǎo)致G級(jí)的擊穿,這個(gè)穩(wěn)壓二極管就是起一個(gè)保護(hù)場效應(yīng)管防止擊穿的作用。④ 并聯(lián)在場效應(yīng)管D與S之間的阻容串聯(lián)電路,用作脈沖吸收或延時(shí)。用在這里要視負(fù)載的情況而定,加了或許反而不好。畢竟這會(huì)導(dǎo)致電源在反接的時(shí)候會(huì)有一個(gè)短暫的導(dǎo)通脈沖。
(2)PMOS管防反接電路
① G級(jí)和S級(jí)之間并聯(lián)的電阻的作用是:釋放寄生電容C3的電流;保證MOS管有效關(guān)斷。
② G級(jí)串聯(lián)電阻的作用是:減小G級(jí)電流的瞬間值;與MOS管寄生電感一起形成LC振蕩電路,減小振蕩。
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