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防反接保护电路及功耗计算

发布日期:2022-04-19 04:19   来源:未知   阅读:

  电池是最方便的电源,为电子电路提供电压。还有许多其他方法,为电子设备供电,如适配器,太阳能电池等,但最常见的直流电源是电池。通常,所有设备都带有,但是如果您有任何电池供电的设备没有防反接保护,那么在更换电池时始终必须小心,否则它可能会炸毁设备。

  因此,在这种情况下,防反接保护电路将是电路的有用补充。有一些简单的方法可以保护电路免受反极性连接的影响,例如使用二极管或二极管桥,或者将P沟道MOSFET用作HIGH侧的开关。

  使用二极管是极性反接保护最简单、最便宜的方法,但它存在漏电问题。当输入电源电压很高时,小的压降可能没关系,特别是当电流较低时。但在低压操作系统的情况下,即使是少量的压降也是不可接受的。

  众所周知,通用二极管上的压降为0.7V,因此我们可以通过使用肖特基二极管来限制此压降,因为它的压降约为0.3V至0.4V,并且还可以承受高电流负载。选择肖特基二极管时要注意,因为许多肖特基二极管都具有高反向电流泄漏,因此请确保选择具有低反向电流(小于100uA)的二极管。

  雷卯电子有专门开发的超低Vf肖特基二极管和超低漏流的肖特基二极管,适合防反接使用。

  所以肖特基在电路中的节能效果明显,如果电路电流较大,也可以选用DO-277封装的肖特基二极管,比如雷卯电子SS10U60。

  我们也可以使用全桥整流器进行防反接保护,因为它与极性无关。但是桥式整流器由四个二极管组成,因此在单二极管的上述电路中,功率浪费量将是功率浪费的两倍。

  使用 P 沟道 MOSFET 进行反接极性保护比其他方法更可靠,因为它具有低压降和高电流能力。该电路由一个 P 沟道 MOSFET、齐纳二极管和一个下拉电阻组成。如果电源电压低于 P 沟道 MOSFET 的栅极至源电压 (Vgs),则只需要不带二极管或电阻的 MOSFET。您只需要将 MOSFET 的栅极端子连接到接地即可。

  现在,如果电源电压大于Vgs,则必须降低栅极端子和源极之间的电压。下面提到了制造电路硬件所需的组件。

  现在,当您按照电路图连接电池时,具有正确的极性,它会导致晶体管打开并允许电流流过它。如果电池向后或以反极性连接,则晶体管关闭,我们的电路将受到保护。

  该保护电路比其他保护电路更有效。让我们分析一下当电池以正确的方式连接时,P沟道MOSFET将导通,因为栅极和源极之间的电压为负。查找栅极和源极之间电压的公式为:

  当电池连接不正确时,栅极端子的电压将为正极,我们知道P沟道MOSFET仅在栅极端子的电压为负时(此MOSFET的最低-2.0V或更低)导通。因此,每当电池以相反方向连接时,电路都将受到MOSFET的保护。

  现在,让我们来谈谈电路中的功率损耗,当晶体管导通时,漏极和源极之间的电阻几乎可以忽略不计,但为了更准确,您可以浏览P沟道MOSFET的数据表。对于 LMAK30P06 P 沟道 MOSFET,静态漏源导通电阻 (RDS(ON)) 为 0.020Ω(典型值)。因此,我们可以计算电路中的功率损耗,如下所示:

  因此,功率损耗比使用单二极管的电路小约27倍。这就是为什么使用P沟道MOSFET进行防反接保护比其他方法要好得多的原因。它比二极管贵一点,但它使保护电路更安全,更高效。

  我们还在电路中使用了齐纳二极管和电阻器,以防止超过栅极到源电压。通过添加电阻和9.1V的齐纳二极管,我们可以将栅源电压箝位到最大负9.1V,因此晶体管保持安全。

  当然MOS的防反接电路也可以采用Nmos来截断电路,截断的就是负极电路,我们一般的理念还是开关正极,就像家里电灯开关一样,是装在火线上,而不是零线上。手机报码最快结果