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直流电源输入防反接保护电路总结

归档日期:07-14       文本归类:反突防      文章编辑:爱尚语录

  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。

  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。

  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管损耗。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。

  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。

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