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防反接电路、防倒灌电路、过流保护电路

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发表于 2024-9-9 08:03:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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0 d( M% i/ r  R; v. ~% {
点击上方名片关注了解更多$ X: y: {. U2 j6 u0 X/ o' l; ?

4 ]" |  a9 d# }4 m( N  V  T, K7 A
9 P7 p: a. p- D防反接电路
2 b' E8 f. ~. D6 G8 |常见的措施:. Q7 K, L4 c. q8 E8 ]0 G
1.通过机械结构的设计 让接线端子 正确接入时能匹配上,不正确时 匹配不上; W- N' ~6 a/ t4 u: [, d% y% ], R& L
2.通过线的颜色做区分
* Z" Q: E" o+ J4 f3.通过电路的设计& m4 c+ s% R. Z. a
# j7 r; b2 L% K) d+ a9 w" Q: y+ N
防反接电路汇总:, [/ C) F" `- {
典型电路类型:
' G* ?# K4 r1 j) K) {1.二极管防反接(不常用)
& h1 x! e7 ]  @, m; R; p二极管有 0.7的导通压降 如果有大电流经过的时候就会发热 功率比较高。(一般选用 肖特基二极管导通压降比较低  也要考虑反向电压)
- T+ P/ i! G8 L, n: _

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3 J" j9 ^: n& F* R; ~: V: C# _
  z! x: M$ a2 Z$ z6 h& |" N6 v; B
2.保险丝和二极管(稳压二极管)防反接/ f8 V0 F$ e8 I2 B- Q) a' v8 G9 X
二极管并联到电路中。二极管要考虑导通电流和反向耐压等参数
, u& V0 z! }4 ]. ~0 H

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2 f* m2 U8 F) R2 w5 x; W$ u
( u% u2 E0 i* C+ }2 f. @3.桥式整流电路看好电路图的 电源和负载的两端接哪
8 F- g- H+ W: d9 k3 T

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; m, Y: R2 _  v) c6 f) w7 G

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7 k: a1 y/ |) e0 U& s: n# k/ X
* t: V) R  E& S: Q" j
4.MOS管防反接(用得比较多的一种)PMOS:) D  ]9 P9 e5 \3 y
在 PMOS 管防反接电路中,栅极那边的两个电阻主要起到限流和保护的作用。
4 H) ^0 [" Z) Z/ r) a
' m* F6 C+ ~# b( O- V& S这些电阻的阻值通常根据具体的电路设计要求来选择,一般需要根据 PMOS 管的特性和工作电压来确定。
5 h$ T# M8 t4 H# u7 e- m/ p旁边的二极管是一个稳压保护二极管 为了保护GS之间的电压不会过高从而损坏二极管* P+ }0 p- L/ k0 q
- f+ ~2 \2 D7 s  P) |/ L! Y# v
在电路分析中 pmos导通和体二极管无关。mos的源漏是相对的。对pmos,电压高的是s,低的是d。正常上电时,3脚电压高,所以这时3脚是s,g比s低,所以管子导通(图中的D S应该反过来)。
0 I9 `1 N& R8 H; W/ y- f6 d
# V5 y& L6 S/ X8 K# d. x7 L

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% d( V4 z$ p6 h7 l; a6 F1 f
7 [- ?! [  z; r+ v0 E
NMOS
9 G/ }% I; |3 C# k1 N( `+ y3 h1 jNMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS导通 形成回路
+ s" X/ f- s6 f" O4 W6 g# A                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不导通  形成不了回路
, X) b+ ~1 V. ]  F" p* c
3 l4 I7 b  j. B: K( I+ c

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! p9 d. Q4 H5 p* ?( o. s6 Z# n4 m$ e. a8 x$ R# r5 e

1 p2 N4 n2 x  _1 Q2 m. }

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! j# X( a  C, f* g- S( k. w, X0 i5 U+ M
防倒灌电路
+ F& n8 G, S0 U9 F* N1 G/ b
什么是倒灌?
# E. C4 J9 r, t  _5 h, b1.开关电源给负载供电, 如果负载是电池或者其他感性负载(比如像 电机 有线圈 当电源突然断掉时 会产生感应电动势)时, 当220V断掉的时候,可能会出现 电池反向给开关电源 的 输出端 供电,导致开关电源的一些莫名损坏。0 h. m$ @- C  B% W( w" V: n
2.系统在不同的 输出电压 之间 切换时,会存在高压电压倒灌到低压电压源中。关注@电路一点通
+ i7 a( i# U0 e$ z' q% ^4 t( V例如:系统 有两个电源供电 比如 一个电池 一个 充电器 充电器的电压一般会高于电池 如果没有防倒灌的电路 可能充电器的电压会直接倒灌给电池 造成电池的损坏。
9 F& V) i% [' h$ c+ T0 w* ]- z( M

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% u  ?6 {5 u6 D$ Y& K3 \# S4 b( z) _: n8 V! i8 L& k
1.二极管串联防倒灌电路:/ g+ R' `1 e/ w: w
该电路  二极管选型要 选取电源 额定输出电流的(5-10)倍 并且可以加 散热片。
% H6 m7 Z2 o# I4 q$ D; p

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7 L2 n7 y$ \; \& s$ C4 t1 s8 r5 a5 L
; I+ z1 `  z: Z& {
2.双MOS组成的防倒灌电路
* e* o. D5 l4 f  _, ^电路分析:
# [: x& o, G7 Q* i$ O' ~. M正常情况下(无电流倒灌)  ON/OFF接口可以进行IO口控制也可以直接通过VIN控制,
- @- F0 L' ^8 i1 t所以这次就以 VIN的有无 来控制  VIN输入电压到三极管,三极管导通(基极电压大于发射极),由于三极管下连的是地,所以 PMOS管的栅极电压为0, Vgs=-Vin 所以导通 所以 两个PMOS管导通。
) d9 Y" V6 T# j& P' K1 ~

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; w' S( g; C9 T) j+ a
6 A0 G/ _: p  J. N
当输入电压突然没有的时候, Vin没有 所以 三极管Vb=0  Vbe- @: T" W' @' l; g4 U, C

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# d; e/ t. z' O1 x# C- C- K4 A

0 j" F0 u, f. Y) B+ {4 b5 {* s2 m/ j3 _& X

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; s6 a7 O8 r* F8 G' X
9 T/ _$ b$ O2 c: @4 v

$ Q1 S8 N- N; P5 {  c. b

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$ C; |2 w0 Y) o3 c& P
+ U4 z3 t! D$ U( Q) o) H4 i
3.双MOS组成电源自动切换电路(前提 VCC>电池电压)5 T9 G6 i8 \0 T' M- R
Bat Charge 为电池电压, e. X6 ~# P  d6 Y1 E, f
VCC为系统电压
; q" i# S8 `1 y0 w- z$ o5 M当只用电池电压供电时:4 I) X7 G# |0 z, R# g
MOS管Q9 栅极g为0V  源极S Vs=V电池 Vgs=-V电池 PMOS导通 Q9导通了 Q10也导通了 ,然后给到 单片机VCC_mcu。3 P# Z2 n4 D& Z4 L( R) y- B2 E
只有VCC时:& ?( |7 \- P( ?9 K. g/ v
通过LDO Vout 通过二极管给到MCU进行供电   Q9和Q10的G都是Vout的电压 所以不导通。VCC_MCU=Vout-二极管的压降关注@电路一点通% {- E  P4 \6 B0 t' A. W- M6 D
当VCC和电池同时供电时:) d+ Z9 s; T2 i; s5 Z7 V
Q9栅极电压为VCC  对于MOS管 Vgs=Vout-V电池  所以MOS管不导通, Q10 g极 Vg=Vout  Vs=Vout-V二极管   Vgs>0 所以也截止 。" Q% P6 z: A6 t9 R+ n$ q+ t

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5 Z7 V3 M: w  s) u7 {/ F" T7 O
4.双三极管镜像电路防倒灌' s; U+ K9 L' _7 D2 j& x
Vin 经过三极管 由于是PNP三极管  Vb连接地=0V Ve=Vin 所以三极管Q6导通  导通之后就会有管压降 所以 Vb的电压=Vin-0.6V   Q7 Ve=Vout-0.6V 需要满足 Ve>Vb 三极管Q7才会导通 但Vout会大于Vin  所以会是截止的。
! m4 x" N, ~% g' y) F# y9 [正常工作时 Q5 Q6导通 Q7不导通 , 当出现倒灌时 Q5 Q6不导通 Q7导通  . W% y% T# w! V; y. e6 G5 Z" A

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( j9 t. o  o2 |8 c8 T0 e过流保护8 o, V( O- r, L
ESP:静电放电(一般在芯片内部电路)
# V9 Z1 E5 m; n, B% W4 mESD相关概念及模型
* F/ x% L: p: \2 h1 @) K. ^; H' I; d- r# X5 o) A2 f

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, b( s0 [! }. _  p% f7 d* l" ?7 m
  O$ N, L3 |. i! b* o
人体放电:人体带的电荷  然后触碰芯片管脚, 芯片其他管脚正好有个接了地 产生电流 损坏芯片
$ G) S- P2 ?9 }9 Q1 _0 `机器放电模式:机器触碰芯片的时候,  带电金属体 触碰芯片
6 r6 P. q$ V( [9 D; |& j元件充电:芯片可能在搬运啥的过程中  本身 被充电了 当夹具夹住的时候可能就通过夹具释放出来了
9 {9 ?. s, F! u; ]) J

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: p, m! u6 O6 T! S

* A/ G! d0 \. h% |. \ESD保护概念
% R7 N0 N1 t! {在芯片内部 提供ESD的电流路径 以免ESD放电的时候 静电电流流入芯片内部对芯片造成伤害 从而保护电路
9 e( w3 H9 w, l4 H# x下图 PAD可以当做芯片引脚 如果没加保护电路, 以人体放电为例,手碰到了 PAD1 PAD2接地 电流直接沿着紫色虚线的方向走从PAD1到PAD2,直接烧毁芯片。
+ l! J- C) @) N# g4 h; `7 e, Z蓝色的这些都是ESD保护 这些电路能在发生ESD的时候 能瞬间导通 把电流引导出去 且是可逆的 不会被静电所损伤! F7 t% [5 b0 d  e  F
' R4 }% z( C2 c7 A8 e

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5 R7 K; ~+ d& Q1 f0 _/ u+ _3 @

; ]! v  q) o- M$ u& i% ZESD保护示例  w) h# `# V3 |1 ]
% M, D# P, H# B# V; H/ D# o% O
利用二极管(齐纳二极管)的正向导通和反向击穿特性可实现最基础的ESD保护电路% B/ l+ k0 X% p& V
如果来了ESD PAD1和PAD3形成回路 $ o( R- z+ \. {$ A/ c- i# A4 H

. {3 ~, X+ z7 g" ?
1 i$ G, y7 w' U* |* K% \: h+ H
8 A4 r9 X' n* y: S5 [4 ]" k
+ P* I" _/ f  x/ I. B2 a7 ^; g
  j% ]! f9 c; B/ u8 M声明:4 Y2 _8 y5 x4 u* \8 m1 R
声明:文章来源网络。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。投稿/招聘/推广/宣传/技术咨询 请加微信:woniu26a推荐阅读▼' s4 `, g0 X! |& Z) c" O
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