圖1 一只串聯(lián)二極管保護系統不受反向極性影響,二極管有0.7V的壓降
圖2 是一個(gè)橋式整流器,不論什么極性都可以正常工作,但是有兩個(gè)二極管導通,功耗是圖1的兩倍。
利用MOS管的開(kāi)關(guān)特性,控制電路的導通和斷開(kāi)來(lái)設計防反接保護電路,由于功率MOS管的內阻很小,解決了現有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過(guò)大的問(wèn)題。
MOS管型防反接保護電路
圖3利用了MOS管的開(kāi)關(guān)特性,控制電路的導通和斷開(kāi)來(lái)設計防反接保護電路,由于功率MOS管的內阻很小,現在 MOSFET Rds(on)已經(jīng)能夠做到毫歐級,解決了現有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過(guò)大的問(wèn)題。極性反接保護將保護用場(chǎng)效應管與被保護電路串聯(lián)連接。保護用場(chǎng)效應管為PMOS場(chǎng)效應管或NMOS場(chǎng)效應管。若為PMOS,其柵極和源極分別連接被保護電路的接地端和電源端,其漏極連接被保護電路中PMOS元件的襯底。若是NMOS,其柵極和源極分別連接被保護電路的電源端和接地端,其漏極連接被保護電路中NMOS元件的襯底。一旦被保護電路的電源極性反接,保護用場(chǎng)效應管會(huì )形成斷路,防止電流燒毀電路中的場(chǎng)效應管元件,保護整體電路。具體N溝道MOS管防反接保護電路電路如圖3示。
N溝道MOS管通過(guò)S管腳和D管腳串接于電源和負載之間,電阻R1為MOS管提供電壓偏置,利用MOS管的開(kāi)關(guān)特性控制電路的導通和斷開(kāi),從而防止電源反接給負載帶來(lái)?yè)p壞。正接時(shí)候,R1提供VGS電壓,MOS飽和導通。反接的時(shí)候MOS不能導通,所以起到防反接作用。功率MOS管的 Rds(on)只有20mΩ實(shí)際損耗很小,2A的電流,功耗為(2×2)×0.02=0.08W根本不用外加散熱片。解決了現有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過(guò)大的問(wèn)題。
小結:本文著(zhù)重介紹了電源中保護電路設計過(guò)程,利用場(chǎng)效應管的導通電阻作為檢測電阻,監視它的電壓降,當電壓降超過(guò)設定值時(shí)就停止放電。在一般的情況下,電路中一般還加有延時(shí)電路,以區分浪涌電流和短路電流,總得來(lái)說(shuō)電路功能比較完善,值得仔細品讀。
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