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电源输入接二极管的考虑
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  • 作者:小v
  • 2017年10月24日 17:26 星期二
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  •  对于平常日用的一些产品,产品在进行设计时就会考虑这个问题,顾客只是简单的利用插头进行电源的连接,所以一般采用反插错接头,这是种简单,低价而有效的方法。
    但是,对于产品处于工厂生产阶段,可能不便采用防差错接头,这可能就会造成由于生产人员的疏忽造成反接,带来损失。
    所以给电路增加防接反电路有时还是有必要的,尽管增加了成本。
    下面就说说常用的防接反电路:
    1、最简单的在电路中串入一只二极管
      
       优点:电路简单,成本较低。适用于小电流,对成本要求比较严的产品。
       缺点:由于二极管的PN结在导通时,存在一个压降,一般在0.7V以下。这个压降就导致这种电路不适合应用在电流较大的电路中,如果电路有10A的电流,那么二极管的功耗就是0.7*10=7W,发热量还是很可观的。在结构紧凑空间有限的产品中,对产品的稳定性或人的使用感受上影响还是比较大的。
    2、对于上面上面提到的二极管的压降问题,有没有办法克服呢?看下面的电路.
    上面的防接反电路采用了一个保险丝和一个反向并联的二极管,电源极性正确,电路正常工作时,由于负载的存在电流较小,二极管处于反向阻断状态,保险丝不会被熔断。
    当电源接反时,二极管导通,此时的电流比较大,就会将保险丝熔断,从而切断电源的供给,
    起到保护负载的作用。
    优点:保险丝的压降很小,不存在发热问题。成本不高。
    缺点:一旦接反需要更换保险丝,操作比较麻烦。
    3、正接反接都可正常工作的电路:
    优点:输入端无论怎样接,电路都可以正常工作。
    缺点:存在两个二极管的压降。适用于小电流电路。
    4、N沟道增强型场效应管防接反电路
    由场效应管制作工艺决定了,场效应管的导通电阻比较小。是现在很常用的开关器件,特别是在大功率的场合。以TO-252封装的IRFR1205为例,其主要参数如下:Vdss=55VId=44ARds=0.027欧姆;可以看到其导通电阻只有27毫欧。
    下图就是一个用N沟道场效应管构成的防接反电路
    这个电路的最大一个特点就是场效应管的D极和S极的接法。通常我们在使用N沟道的增强型的MOS管时,一般是电流由D极进入而从S极流出。应用在这个电路中时则正好相反。
    曾经在一个论坛中看到过这个电路,发布这个电路的楼主被众多网友痛批。说是DS之间存在一个二极管根本没法实现。楼主没有注明场效应管的管脚名称,由于存在一个应用场效应管的惯性思维,导致楼主蒙冤。
    其实场效应管只要在GS极之间建立一个合适的电压就会完全导通。导通之后DS之间就像是一个开关闭合了,电流是从DSSD都一样的电阻。
    在电源极性正确时,电流起始时通过场效应管的稳压管导通,S极电压接近0V
    两个电阻分压后,为G提供电压,使场效应管导通,因为其导通阻值很小,就把场效应管内部的二极管给替代了。
    电源反接时,场效应管内的二极管未到击穿电压不导通。分压电阻无电流流过无法提供G极电压,也不导通。从而起到保护作用。
    对于电路中并联在分压电阻上的稳压二极管,因为场效应管的输入电阻是很高的,
    是一个压控型器件,G极电压要控制在20V内,过高的电压脉冲会导致G极的击穿,这个稳压二极管就是起一个保护场效应管防止击穿的作用。
    对于并联在分压电阻上的电容,有一个软启动的作用。在电流开始流过的瞬间,电容充电,G极的电压是逐步建立起来的。
    对于并联在场效应管DS之间的阻容串联电路,我感觉还是值得商榷的。阻容串联电路一般用作脉冲吸收或延时。用在这里要视负载的情况而定,加了或许反而不好。毕竟这会导致在电源在反接的时候会有一个短暂的导通脉冲。
    也可以用P沟道的场效应管,只是要将器件串在正极的输入端。这里不再描述。
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    本文作者:小v      文章标题: 电源输入接二极管的考虑
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