一、防反的重要性
在電子產品中,一般會有防反接的要求,如果不防反,在誤插反的情況下很容易讓控制器燒毀。所以防反是及其有必要的。
二、防反的幾種方法
【1】座子防反
在設計之初,考慮防反的問題,選用防反接的座子,正插,公頭母頭可以很好接觸上,反插,通過座子結構的防反設計,公頭母頭不能接觸上。通過座子防反,是一種簡單,低價,有效的方法。
【2】電路防反
在產品處于生產階段以及無法做到座子防反的情況,可以通過防反電路來防反。
1.串入二極管防反
正接
反接
優點:簡單,低成本,適用于低成本,小功率,小電流的場合。
缺點:在大電流場合,這種防呆方式,二極管的功耗比較大,嚴重發熱。有可能還需要加散熱器,在在正向導通中,二極管的壓降為0.7V,如果電流為5A,功耗P就為3.5W,電流越大功耗越大,二極管的封裝也會要求越大。結構和空間有限的條件中,也是比較難處理的。所以這種方式需要根據場景以及成本等因素綜合考慮。
正接:電源從接口進入,通過F1(保險絲/PPTC),負載,GND形成回路。其中二極管D1反向截止。
反接:二極管D1導通,反接電流的比較大,會把保險絲熔斷,切斷電源供電,保護負載。需要注意的是:反接過程中,會有很大的浪涌電流,在反接回路中需要注意D1的選型,選擇合適的封裝,以及合適的IFSM值,保留一定的余量,在保險絲/PPTC發生作用時,D1能抗住其大的浪涌電流。
優點:成本低,保險絲/PPTC的壓降小,沒有功耗發熱問題的困擾。
缺點:F1選擇保險絲時,接反后,保險絲斷開,需要更換保險絲,操作比較麻煩。F1選擇PPTC時,接反后,PPTC呈現高阻態,相當于斷開回路,也無需更換,操作簡單。但是,PPTC在高壓,大電流的場合,過載能力也是有限的。一般10A內的電流,低壓場合,能選擇的規格比較多。大電流和高壓情況一般選擇保險絲。
3.NMOS防反
電源正接時,上電的瞬間,Q1的體二極管導通,VS=0.7V左右,通過R1和R2電阻的分壓,為G級提供電壓,使得NMOS管導通,NMOS導通后,NMOS的導通電阻很小,相當于體把二極管的短路掉了。對于圖中的D1穩壓二極管是為了保護MOS管,防止過高的電壓脈沖把G級擊穿。電容C1的作用是起到軟啟的作用。
電源反接時,Q1由于體二極管的存在,電路無法形成回路,無法給G級提供電壓,Q1不導通。從而起到了保護作用
優點:導通壓降小,功耗小,適合用在高壓,大電流場合。
缺點:在板內地和電源輸入地之間存在地平面的壓差:△V=I*Rds(on),使得二個地平面被分割了。在使用NMOS防反時,需要考慮一下NMOS導通阻抗帶來的回流問題。
4.PMOS防反
電源正接時,上電的瞬間,Q1的體二極管導通,通過R1和R2電阻的分壓,為G級提供電壓,使得NMOS管導通,PMOS導通后,PMOS的導通電阻很小,相當于體把二極管的短路掉了。對于圖中的D1穩壓二極管是為了保護MOS管,防止過高的電壓脈沖把G級擊穿。電容C1的作用是起到軟啟的作用。
電源反接時,Q1由于體二極管的存在,電路無法形成回路,無法給G級提供電壓,Q1不導通。從而起到了保護作用
優點:導通壓降小,功耗小,適合用在高壓,大電流場合。不會像NMOS防反一樣,使得電源輸入地平面和板內地平面分割。
缺點:相對于NMOS來說,同功率等級情況下,PMOS的成本會比NMOS貴很多。
5.繼電器防反
正接:D1導通,繼電器閉合,系統正常上電。
反接:D1截止,繼電器斷開,系統不能上電
優點:適合大功率場合,繼電器成本也比同功率等級的PMOS低。
缺點:繼電器對空間結構要求大,在空間局限場合不好使用。
6.理想二極管集成電路配合NMOS防反-LTC4357&同類型國產替代IC
優點:配合NMOS做理想二極管,可以用于大電流,高壓場合,相對于PMOS做防反,可以用于更大的電壓和電流場合,因為PMOS的高壓,大電流的管子少,有的話也是比較貴。
缺點:成本會高一點
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