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  • 電源防反接電路工作原理詳解
    • 發(fā)布時間:2021-03-24 12:02:51
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    電源防反接電路工作原理詳解
    1.概述
    電源的輸入部分,為了防止誤操作,將電源的正負極接反,對電路造成損壞,一般會對其進行防護,如采用保險絲,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
    采用二極管進行保護,電路簡單,成本低,占用空間小。但是二極管的PN結(jié)在導(dǎo)通時,存在一個 <=>
    2.2 保險絲防護
    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絲,在電源接反,電路中存在短路的時候由于大電流,進而將保險絲熔斷,起到保護電路的作用,但這種方式修理更換比較麻煩。
    2.3 MOS管防護
    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,甚至更小,這樣對電路的壓降,功耗造成的損失特別小,甚至可以忽略不計,所以選擇MOS管對電路進行保護是比較推薦的方式。
    2.3.1 NMOS防護
    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。
    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,電路是斷開的,從而形成保護。
    2.3.2 PMOS防護
    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。
    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,電路是斷開的,從而形成保護。
    注:NMOS管將ds串到負極,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,一般是電流由D極進入而從S極流出,PMOS則S進D出,應(yīng)用在這個電路中時則正好相反,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極之間建立一個合適的電壓就會完全導(dǎo)通。導(dǎo)通之后D和S之間就像是一個開關(guān)閉合了,電流是從D到S或S到D都一樣的電阻。
    實際應(yīng)用中,G極一般串接一個電阻,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,有一個軟啟動的作用。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。
    電源防反接電路
    對于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。
    USB與電池切換設(shè)計:
    當(dāng)USB供電時,PMOS截止,通過二極管輸入系統(tǒng);當(dāng)電池供電時,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正常開啟,防止柵極高阻抗帶來的隱患。
    電源防反接電路
    通過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,穩(wěn)定為低,開啟PMOS。
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