本帖最后由 woai32lala 于 2022-9-8 09:14 编辑
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此文章已获得原创/原创奖标签，著作权归21ic所有，任何人未经允许禁止转载。 常见防反接电路 有时候一不小心就会把电源的正反极接反，导致的后果很严重，轻的会把电源模块击穿烧毁，重者会把后面的一系列电路等重要传感器或芯片一并带走，这个损失就比较严重了，前几天生产一不小心把电源线接反了，板子上也没有设计防反接，导PCB上电源走线直接给烧断了，板子直接不能用了，有点惨不忍睹，如下图所示。因此以后的设计都想要加上防反接电路。 防反接电路前辈们已经设计过，现在再通过仿真来梳理一遍原理。 1、二极管防反接电路 1.1正接 二极管可视为一个开关，我们利用二极管防反接是借助二极管的单向导电性，当电源正负极正接时。二极管正向偏置，可以为短路，如下图所示。 负载电阻两端有电压，有电流流过，电路正常工作。 1.2反接 当电源正负极反接时，二极管反向偏置，可等效为无穷大电阻，电流无法流过，，如下图所示。 负载电阻两端没有电压，没有电流流过，后端电路不工作。 二极管防反接电路优缺点 优点 ：电路简单，价格便宜。 缺点 ：比如我们使用的是1N4007，数据如下图所示。 在通过1A 电流时，正向的管压降为1.1V ,则功率损耗至少为1.1 * 1A = 1.1W，这样效率低，发热量巨大，有的需要加散热器。 其次需要电路的工作电压不能太高也不能太低，过高可能会超过二极管的耐压值，太低会因为二极管的正向压降过大，导致输入电压降低，不适合于太小的电压，使用肖特基二极管可以减小损耗。 2、桥式整流电路 桥式整流电路是由4个二极管组成，每个方向都需要两个二极管导通，如下图所示，也就是每个方向上的导通压降为单向二极管导通压降的两倍，还是以1A为例，通过1A电流时，损耗功耗为Pd = 2 * 1.1 * 1 = 2.2W。 比如我们Multisim选择的桥式整流电路，在当前电流下每个二极管压降为0.7V左右，因此电源经过整流二极管之后，输出电压变为10.3V。 2.1 正接电流流向 正接时，电流从电源正极出来，先经过右上方二极管，经过电阻负载，在经过左下方二极管回到电源负极，电路正常工作。 2.2 反接电流流向 电流从电源正极流出，线流经右下方二极管，再经过电阻，在经过左上方二极管，回到电流负极，可以看到电阻两端的电压还是10.8V，电路正常工作。也就是说桥式整流电路正反接都可以正常工作，不考虑电源极性问题。 桥式整流电路优缺点 优点：正反接都可以工作 缺点：功耗是单项二极管的两倍，大电流时效率低。 3、反并二极管+保险丝防反接电路 3.1 正接 正接时，二极管反向偏置不导通。电流经过电容丝给后端电路供电，电路正常工作，正常运行时，电路基本没有什么多与损耗。 3.2反接 反接时，电流从电源正极流出，二极管阳极流入，从二极管阴极流出，流入到电源负极，此时负载只有一个二极管D1，电流如图所示非常大，达到200A多，不一会，热熔丝就会烧断，如图红框圈出来所示。反接时，会产生一个负压，后端电路还是可能会被损坏。一旦反接，二极管和保险丝一般都需要更换。 优点：电路简单，没有多余的能量损耗，效率高。 缺点：反接会产生一个负压，还是可能会损坏后端电路设备 4、MOS管防反接电路 MOS防反接电路有两种，一种是NMOS，一种是PMOS。 NMOS放在电源负极位置，PMOS放置在电源正极位置。 4.1NMOS NMOS的导通原理是Vgs > 0 正接 NMOS的寄生二极管是由S端指向D端，电源正接时，寄生二极管导通，S端接地，G端接电源，V G S ≈ − V i n，NMOS导通，负载电阻两端电压接近电源电压，电路正常工作。 反接 电源反接时，NMOS的G端接电源正极，S极电压升高，S端电压接近于G，所以Vgs ≈ 0V，S端电压 ≈ V i n，寄生二极管反向偏置，二极管不导通，因此NMOS不导通，负载电阻两端电压为0，电路不工作，如下图所示。 4.2 PMOS PMOS防反接电路，是利用PMOS的寄生二极管： 电源正接时，寄生二极管导通，S极电压升高，V G S ≈ − V i n ，从而PMOS开启，一般导通电阻在数十mΩ，导通损耗远低于二极管。 电源反接，寄生二极管截止，V G S = 0 V，PMOS关断，如下图所示，后级设备电压为0。 MOS防反接电路优缺点 优点：低功耗技术设计，压降小，内阻小 缺点：电路复杂，价格也高。 以上就是对几种常见防反接电路的整理总结，如有不对的地方请指教。
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4种常见防反接电路知识解析，可根据应用灵活选择，较为实用的电子知识。后续发文可注意排版及格式相关事宜，同时丰富内容可增加打赏金额。