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電源防反接電路工作原理知識(shí)
  • 發(fā)布時(shí)間:2021-01-23 17:48:33
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電源防反接電路工作原理知識(shí)
1.概述
電源的輸入部分,為了防止誤操作,將電源的正負(fù)極接反,對(duì)電路造成損壞,一般會(huì)對(duì)其進(jìn)行防護(hù),如采用保險(xiǎn)絲,二極管,MOS管等方式。
2、防反接
2.1 二極管防反接
電源防反接電路
采用二極管進(jìn)行保護(hù),電路簡(jiǎn)單,成本低,占用空間小。但是二極管的PN結(jié)在導(dǎo)通時(shí),存在一個(gè) <=>
2.2 保險(xiǎn)絲防護(hù)
很多常見(jiàn)的電子產(chǎn)品,拆開(kāi)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。
2.3 MOS管防護(hù)
MOS管因工藝提升,自身性質(zhì)等因素,其導(dǎo)通內(nèi)阻技校,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。
2.3.1 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(kāi)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(guò)NMOS的ds接入形成回路。
電源防反接電路
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(kāi)的,從而形成保護(hù)。
2.3.2 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(kāi)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(guò)PMOS的ds接入形成回路。
電源防反接電路
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(kāi)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(guò)寄生二極管的導(dǎo)通來(lái)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)完全導(dǎo)通。導(dǎo)通之后D和S之間就像是一個(gè)開(kāi)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(kāi)始流過(guò)的瞬間,電容充電,G極的電壓逐步建立起來(lái)。
電源防反接電路
對(duì)于PMOS,相比NOMS導(dǎo)通需要Vgs大于閾值電壓,由于其開(kāi)啟電壓可以為0,DS之間的壓差不大,比NMOS更具有優(yōu)勢(shì)。
USB與電池切換設(shè)計(jì):
當(dāng)USB供電時(shí),PMOS截止,通過(guò)二極管輸入系統(tǒng);當(dāng)電池供電時(shí),PMOS導(dǎo)通,下拉電阻的作用是將柵極電位穩(wěn)定的拉低,確保PMOS正常開(kāi)啟,防止柵極高阻抗帶來(lái)的隱患。
電源防反接電路
通過(guò)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(shí),穩(wěn)定為低,開(kāi)啟PMOS。
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