在硬件設計中,往往會遇到電源正負極接反導致設備燒毀的情況,主要原因在于電源接反的情況下,設備內部形成了低阻回路,導致電流過大從而短路燒毀,為了避免這個問題,在硬件設計中需要合理設計出防反接電路。目前主流的防反接電路分為以下幾類:①整流橋防反接電路;②二極管防反接電路;③MOS管防反接電路(PMOS和NMOS);④防反接集成IC。
1
整流橋方案
整流橋內部為4顆二極管組成,利用二極管的單向導通性工作,該方案可以實現外部供電不用區分正負,反接設備也能正常工作,但是該方案鏈路串聯了兩個二極管,導致壓降達到1V以上,如果用在大電流的情況下損耗會很高,但是用在功耗較低的設計中還是不錯的選擇。
2
二極管方案
利用二極管的單向導通性,在電源回路中串入一顆二極管也能起到防反接的作用,該方案成本低,壓降略低于整流橋方案,在一些小玩具、小家電等產品中運用很多,但是該方案在大電流場合依舊不太適用,電流過大會在二極管上產生較高的功率耗散,功率會以熱量的形式耗散出去,影響效率的同時還會出現二極管被擊穿失效等故障。
3
MOS管防反接電路
由于MOS管的導通電阻極小,基本在毫歐級別,電流較大時也不會產生較高的壓降,因此不會像二極管一樣產生較高的導通損耗,可以運用于大電流的場合。
MOS管防反接電路分為兩種,一種是PMOS防反接電路,該電路中的PMOS連接在電源輸入的正極端,當輸入正負極連接正確時,PMOS正常導通,設備正常供電,當輸入正負極反接時,POS的柵極產生高電平,PMOS截止,起到保護電路的作用。
另外一種防反接電路為NMOS防反接電路,該電路的NMOS連接在電源輸入的負極端,當輸入正負極連接正確時,NMOS正常導通,設備正常供電,當輸入正負極反接時,NOS的柵極產生低電平,NMOS截止,起到保護電路的作用。
4
保險絲和二極管防反接
使用反向二極管+保險絲的方式也可以起到防反接保護,但是該電路在接反以后可能會造成保險絲直接損壞,尤其是在大電流的運用場合,可以使用自恢復的保險絲替換普通保險絲,但是該電路依舊存在風險,需慎用。
總的來說,MOS管方案在提供較小損耗的前提下也會造成成本的增加,相比于PMOS而言,NMOS的價格相對便宜,并且型號規格也遠遠多于PMOS,使用二極管方案是目前而言成本較低的,在不考慮低功耗并且電流不大的情況下用二極管防反接基本已經足夠。
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