防反电路设计

xutong

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防反电路设计

做电路的时候有没有因为电源接反而烧毁电路板的经历?

所以板子的防反电路设计有那么点重要,所以就聊聊防反电路的设计,但我首先推荐使用连接器去做防反,连接器国内的厂家用的顺手的科发.他们比较好玩的是弹簧,但是防反就有正反就可以了.如下图1所示.顺带看下图2他们弹簧针我超爱,因为不用焊接线.

图1:科发插拔接线端

图2:科发弹簧针

注意,科发弹簧针的是没有防反的,就是给大家推荐下,好用,(没有拿到广告费).

在demo板上注意到有的电源上并联了一个二极管,那个二极管就是用来作为防反使用,但是如果使用的是电池,那可能二极管就会被烧穿.对限流的电源是没有什么问题的,具体电路如下图3.所示.

图3:二极管防反电路

二极管的电流承受值需要大于V1的限流值,当V1反接时候,R1上的最大压降为D1的管压降.

这个电路比较简单,是以暴制暴了,D1在PCB Layout时候注意下散热,也可以使用MOS管去做防反,构建电路如下图4所示.

图4:使用NMOS构建防反保护

当输入电压是正的时候,Q1的VGS高于Vth就会被打开,当Q1的VGS是负的时候就关闭,缺点就是,V1电压太低时候MOS管RDSON比较高,甚至开不了,并且VGS最大的负值电压也是有上限的,IRF530的最大负VGS是20V,也就是说这个电路最大承受-20V的负压反接,在来看看PMOS反接.如下图5所示.

图5:PMOS防反电路

结局VGS电压不够的问题,可以在VGS上搞限压操作,当然也可以直接使用类比半导体推出的高边开关啦!今天就到这里了,已经是2024/4/10/23:16了睡了

 

秦天qintian0303

首推使用连接器去做防反，电路上的防反只能避免电路的破坏，接反了还是不能用

xutong

秦天qintian0303 发表于 2024-4-11 14:04 首推使用连接器去做防反，电路上的防反只能避免电路的破坏，接反了还是不能用

是的，连接器防反才是正道

qwqwqw2088

二极管防反用到一般电路上不少，但是缺点也是明显的，二极管的最大正向连续电流小，限制了二极管防反电路在大电流大功率场合用

xutong

qwqwqw2088 发表于 2024-4-12 07:38 二极管防反用到一般电路上不少，但是缺点也是明显的，二极管的最大正向连续电流小，限制了二极管防反电路在 ...

连接器上杜绝简单，用mos也不错

tom0107

电子设备接入电源最怕的就是正负极接反了。若没有防反接电路，那就不知会发生什么情况了， 元件损坏那是肯定的了。所以一般电路都会加反接电路，如下介绍几种常用电路。  1、利用一个二极管防反接电路 通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。如图1所示：     图1.二极管防反接电路 这种接法简单可靠，成本低，但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。若输入电流额定值达到3A,一般二极管压降为0.7V，那么功耗至少也要达到：Pd＝3A×0.7V＝2.1W，损耗这么大，这样效率必定低，且发热量大，要加散热器。这就不划不来了。 所以这种只能用在小电流，要求不高的电路中。  2、利用桥式整流管做防反接电路 利用二极管桥对输入做整流，这样电路就永远有正确的极性。如图2电路     图2.全桥防反接电路 4个二极管组成的桥式整流器，不论输入电源正负怎么接，输出极性都是正常的。原理与方法1一样，都是利用二极管的单向导通性，但桥式整流同时有两个二极管导通，所以功耗是图1的两倍。当输入电流为3A时，Pd＝3A×0.7V×2＝4.2W，更要加散热片了。这成本更高，不实用。  3、MOS管型防反接保护电路 利用了MOS管的开关特性，控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路，由于功率MOS管的内阻很小，现在 MOSFET Rds（on）已经能够做到毫欧级，解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。  极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。一旦被保护电路的电源极性反接，保护用场效应管会形成断路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路。  N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示   图3.N沟道MOS管防反接保护电路电路 N沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间，电阻R1为MOS管提供电压偏置，利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止电源反接给负载带来损坏。正接时候，R1提供VGS电压，MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通，所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds（on）只有20mΩ实际损耗很小，3A的电流，功耗为（3×3)×0.02=0.18W根本不用外加散热片。解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。VZ1为稳压管防止栅源电压过高击穿mos管。  P沟道MOS管防反接保护电路电路如图4示   图4.P沟道MOS管防反接保护电路     因为NMOS管的导通电阻比PMOS的小且价格相对更便宜，最好选NMOS。

beyond_笑谈

通过连接器防反接最省事，否则采用正极电压上背靠背的NMOS或者负极电压上用PMOS。小功率的产品也可以用二极管直接串联正极

niuyite

二极管串联电源上做防反接是正确的，也是低成本的，对电压浮动要求不高的应优先选择串联二极管，这样可以避免并联的二极管出现短路烧毁线路或者其它元件，虽然不会烧主板关检的元件，但并联电源二极管不建议取！