防反接電路
常見的措施:
1.通過機械結構的設計 讓接線端子 正確接入時能匹配上,不正確時 匹配不上
2.通過線的顏色做區分
3.通過電路的設計
防反接電路匯總:
典型電路類型:
1.二極管防反接(不常用)
二極管有 0.7的導通壓降 如果有大電流經過的時候就會發熱 功率比較高。(一般選用 肖特基二極管導通壓降比較低 也要考慮反向電壓)
二極管并聯到電路中。二極管要考慮導通電流和反向耐壓等參數
3.橋式整流電路
看好電路圖的 電源和負載的兩端接哪
4.MOS管防反接(用得比較多的一種)
PMOS:
在 PMOS 管防反接電路中,柵極那邊的兩個電阻主要起到限流和保護的作用。這些電阻的阻值通常根據具體的電路設計要求來選擇,一般需要根據 PMOS 管的特性和工作電壓來確定。
旁邊的二極管是一個穩壓保護二極管 為了保護GS之間的電壓不會過高從而損壞二極管
在電路分析中 pmos導通和體二極管無關。mos的源漏是相對的。對pmos,電壓高的是s,低的是d。正常上電時,3腳電壓高,所以這時3腳是s,g比s低,所以管子導通(圖中的D S應該反過來)。
NMOS:
NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導通 形成回路
反接 Vg=0 Vs=5V 所以DS不導通 形成不了回路
防倒灌電路
什么是倒灌?
1.開關電源給負載供電, 如果負載是電池或者其他感性負載(比如像 電機 有線圈 當電源突然斷掉時 會產生感應電動勢)時, 當220V斷掉的時候,可能會出現 電池反向給開關電源 的 輸出端 供電,導致開關電源的一些莫名損壞。
2.系統在不同的 輸出電壓 之間 切換時,會存在高壓電壓倒灌到低壓電壓源中。
例如:系統 有兩個電源供電 比如 一個電池 一個 充電器 充電器的電壓一般會高于電池 如果沒有防倒灌的電路 可能充電器的電壓會直接倒灌給電池 造成電池的損壞。
1.二極管串聯防倒灌電路:
該電路 二極管選型要選取電源額定輸出電流的(5-10)倍并且可以加散熱片。
2.雙MOS組成的防倒灌電路
電路分析:
正常情況下(無電流倒灌) ON/OFF接口可以進行IO口控制也可以直接通過VIN控制,
所以這次就以 VIN的有無 來控制 VIN輸入電壓到三極管,三極管導通(基極電壓大于發射極),由于三極管下連的是地,所以 PMOS管的柵極電壓為0, Vgs=-Vin 所以導通 所以 兩個PMOS管導通。
當輸入電壓突然沒有的時候, Vin沒有 所以 三極管Vb=0 Vbe<0,所以不導通,PMOS管柵極和漏極S連在一起所以電壓相等 Vgs=0,所以不導通
3.雙MOS組成電源自動切換電路(前提 VCC>電池電壓)
Bat Charge 為電池電壓
VCC為系統電壓
當只用電池電壓供電時:MOS管Q9 柵極g為0V 源極S Vs=V電池 Vgs=-V電池 PMOS導通 Q9導通了 Q10也導通了 ,然后給到 單片機VCC_mcu。
只有VCC時:通過LDO Vout 通過二極管給到MCU進行供電 Q9和Q10的G都是Vout的電壓 所以不導通。VCC_MCU=Vout-二極管的壓降
當VCC和電池同時供電時:Q9柵極電壓為VCC 對于MOS管 Vgs=Vout-V電池 所以MOS管不導通, Q10 g極 Vg=Vout Vs=Vout-V二極管 Vgs>0 所以也截止 。
4.雙三極管鏡像電路防倒灌
Vin 經過三極管 由于是PNP三極管 Vb連接地=0V Ve=Vin 所以三極管Q6導通 導通之后就會有管壓降 所以 Vb的電壓=Vin-0.6V Q7 Ve=Vout-0.6V 需要滿足 Ve>Vb 三極管Q7才會導通 但Vout會大于Vin 所以會是截止的。
正常工作時 Q5 Q6導通 Q7不導通 , 當出現倒灌時 Q5 Q6不導通 Q7導通
過流保護
ESP:靜電放電(一般在芯片內部電路)
ESD相關概念及模型
人體放電:人體帶的電荷 然后觸碰芯片管腳, 芯片其他管腳正好有個接了地 產生電流 損壞芯片
機器放電模式:機器觸碰芯片的時候, 帶電金屬體 觸碰芯片
元件充電:芯片可能在搬運啥的過程中本身被充電了 當夾具夾住的時候可能就通過夾具釋放出來了
ESD保護概念
在芯片內部 提供ESD的電流路徑 以免ESD放電的時候 靜電電流流入芯片內部對芯片造成傷害 從而保護電路
下圖 PAD可以當做芯片引腳 如果沒加保護電路, 以人體放電為例,手碰到了 PAD1 PAD2接地 電流直接沿著紫色虛線的方向走從PAD1到PAD2,直接燒毀芯片。
藍色的這些都是ESD保護 這些電路能在發生ESD的時候 能瞬間導通 把電流引導出去 且是可逆的 不會被靜電所損傷
ESD保護示例
利用二極管(齊納二極管)的正向導通和反向擊穿特性可實現最基礎的ESD保護電路
如果來了ESD PAD1和PAD3形成回路
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原文標題:防反接電路、防倒灌電路、過流保護電路
文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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