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怎样设计防反接保护电路?

作者:五金加工
文章来源:本站

  

怎样设计防反接保护电路?

  

怎样设计防反接保护电路?

  设计防反接电路可以有效防止电源正负极接反后烧坏电路

  防反接电路的方案有很多种,可以用二极管防反接、PMOS管防反接、整流桥防反接

  整流桥防反接

  使用整流桥设计的防反接电路,正、负极接反了后端应用电路也可以正常工作

  不管正负极怎么接,电流都可以通过其中两个二极管,使后端电路正常工作

  缺点就是两个二极管会有一定的压降

  二极管防反接

  设计简单,成本低,只需要一个二极管就可以了;利用了二极管的单向导通性,电源接反后,后端应用电路不能工作

  缺点是二极管有一定的压降。

  PMOS管防反接

  正确接线时,PMOS管会导通,给后端应用电路供电

  正负接反后,由于PMOS管的栅极(G)为高电平,PMOS管不能导通,后端应用电路不能工作

  大家还有更好的防反接电路吗?不妨留言一起讨论一下!

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  防止直流电源正负极接反损坏负载简单的方法就是串联一个二极管作为保护,但二极管的正向压降较大,在低压下不太合适。采用MOS场效应管作为防反接保护,虽然压降较小,但电路略显得复杂了一些。下面介绍一款采用保险丝及一个二极管构成的防反接保护电路。

  上图所示的防反接电路,由一个保险丝及二极管构成。当直流电源的极性未接错时,直流电压通过保险丝加至负载两端,由于保险丝的直流电阻很小,故保险丝对直流电压的损耗也很小,可以忽略不计。当直流电源正负极接反时,二极管VD导通,此时负载两端的电压被钳位在VD的正向压降附近,流过保险丝的电流很大,保险丝熔断,从而保护了负载。若保险丝为自恢复保险丝,此时保险丝的电阻变得很大,使流过负载的电流极小,这样亦可以保护负载。

  上图的保护电路选用哪种保险丝,可以视实际情况而定。一般在高电压、大电流下,可以选用普通的玻璃壳保险丝。若是搞一些电路测试,可以选用合适的自恢复保险丝。选择保险丝时,要求保险丝的工作电流要≥1.5倍的负载电流。VD的耐压值要求≥1.2~1.5倍电源电压,并且其工作电流也要大于保险丝的工作电流。

  若想了解更多的电子电路及元器件知识,请关注本头条号,谢谢。

  电子产品在电源线接反后,可能会把电路烧坏造成不必要的损失,为了防止这种情况可以在电路中加入防反接电路。一般会使用二极管、整流桥/四个二极管、MOS管来实现防反接,每种方式所使用的场合不同。

  二极管具有单向导电特性,PN结正偏时二极管导通;PN结反偏时二极管截止,防反接就是利用的这个原理。电路应用最为简单,只需要将二极管正向串联在电路中即可 。实现方式如下图所示。

  电路实现原理最为简单,但是由于二极管存在正向导通压降,会带走一部分电压,对于电压较低的应用不太合适。另一方面,普通二极管的过电流能力有限,也不适用于大电流的场合。

  所谓整流桥就是由四个二极管所构成的电路,应用原理就是二极管的单向导电特性,与第一种方案一致。这种方案弱化了电源的极性,正接、反接电路都可以工作。但是整流桥在导通时,有两个二极管同时导通,导通压降会更大,所以也不适合低电压、大电流的应用场合。整流桥防反接电路如下图所示。

  NMOS和PMOS都可以实现电源的防反接,在应用时与MOS管用作开关稍有不同。MOS管内阻小所以导通压降非常小,还可以根据电流大小选择合适的MOS管。NMOS和PMOS实现电路防反接的原理如下图所示。

  以NMOS为例,详解如下:

  电源正接时:门极是高电平VB,S极是0.7V,UGS=VB-0.7>开启电压,NMOS导通,电路工作;

  电源反接时:门极是低电平,UGS=0,NMOS截止,电路不工作。

  需要注意的是NMOS用在“低端”,PMOS用在“高端”。大家可以根据上图分析一下PMOS防反接的工作原理,如果您有疑问可以在留言区评论。

  以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多电子设计、硬件设计、单片机等内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。

  我们在设计一些终端设备时,比如一些电池供电的设备,工控类的一些现场终端设备等,这些设备在设计时都会有一个供电接口,对于这些需要直流供电的设备,我们在设计时一定需要考虑到其电源接反的情况,否则一但接反,有可能导致终端设备内部电路烧坏。对此我们需要设计防反接保护电路,这里就主要讲解下通过二极管防反接保护电路和MOS管防反接保护电路,最后再给出一张通过继电器保护反接电路。

  常用二极管防反接保护电路设计主要有三种:二极管串联型、二极管并联型、整流桥型。

  如上图,通过电路中串联一个二极管,来防止电路电源反接。如果电源供电反向接入,二极管反向截止不导通。从而起到保护电路的作用。

  但是此电路有关缺点就是,二极管占用一定压降,如果电路中电流过大会导致二极管耗电过多,导致二极管发热量大。如果电路中电流有1A,二极管压降为0.7V,那么这个二极管在电路中就消耗0.7W的功耗。当然可以选用低压降的二极管,比如肖特基二极管,可以减少一部分压降,但是这个问题并没有根本解决,随着负载电路电流的增加,二极管消耗的功率也就越多。

  如上图,通过在电路中并入二极管和串入一个自恢复保险来实现电路的防反接保护功能。如果输入电源正负接反,那么二极管导通,与自恢复保险丝构成回路,由于二极管导通,使得Vin被二极管钳位在0.7V,这样后级回路因为0.7V电压太小,而无法实现供电。另一方面这个回路就会形成很大的电流,从而使自恢复保险丝动作断开电路。此电路的缺点就是需要一个自恢复保险丝,增加了电路成本。

  如上图,电路中接入整流桥,这样输入电路不管怎么接,都不会引起后级电路电源接反。此电路的缺点就是需要消耗1.4V左右的二极管压降。如果电路中电流过大,那么整流桥也会消耗过多的功率,导致其发热。功率消耗过大。

  上图中是通过Nmos接入电路中实现防反接的功能。其中,

  电源电压接入正确时,由于MOS管中的寄生二极管的存在,从而使得MOS管的Vgs电压为输入电压减去寄生二极管压降电压0.7V,这个电压是大于MOS开关导通的阈值电压,从而使MOS管导通,导通后相当于寄生二极管被MOS管导通短路,从而可以通过更大的电流。

  当电源电压接反时,NMOS不导通,MOS管是截止的。从而保护后级电路的安全,图中的R5和LED2为,如果电源接入反向电压,那么LED2指示电源接反。R6和D6是为了确保电源接入正确时,更好的保证MOS管导通,如果省去稳压二极管D6,则有可能由于输入电压过高导致超过MOS管的Vgs最大值,从而容易使MOS管损坏。加入稳压管也是更好的保护MOS管。

  上图中是通过调节电阻R2和R3的分压来开启NMOS实现电路的防反接保护。这样可以根据实际输入电压的多少,通过分压电阻调节NMOS开关开启电压。当电源接反时,指示灯亮,二极管D1将其分压点的电压钳位在0.7V,从而使得NMOS不导通,后级电路断开。

  同样的思路也可以使用Pmos实现电路的防反接保护功能。电路如上图,这里保护过程和NMOS管差不多,这里就不再做详细介绍,不清楚的朋友可以一起讨论交流。

  下面在给出一张通过继电器保护反接电路。

  从上图中可以看出,只有电源正向接入时继电器线圈得电,继电器吸合,后级电路才会得电开始工作。

  那么你们还有其他的防反击保护电路吗?欢迎一起讨论。

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  最后再放一个我讲的视频,介绍防反接保护电路原理的。觉得不好的话欢迎批评!

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