防反接电路、防倒灌电路、过流保护电路

硬件笔记本 · 发表于 2024-9-9 08:03:00

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防反接电路
常见的措施：
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
2.通过线的颜色做区分
3.通过电路的设计

防反接电路汇总：
' q0 j: N; X( S& s, z, ^典型电路类型：
1.二极管防反接（不常用）
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）

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2.保险丝和二极管（稳压二极管）防反接
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

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3.桥式整流电路看好电路图的电源和负载的两端接哪

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4.MOS管防反接（用得比较多的一种）PMOS：
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。

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。
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

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）。

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NMOS：
NMOS 如果正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS导通形成回路
反接 Vg=0 Vs=5V 所以DS不导通形成不了回路

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3 D* Q7 E6 i! _防倒灌电路6 |5 U/ `' r, M& I' p4 H$ `7 p! g
什么是倒灌？
1.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。
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
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。

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1.二极管串联防倒灌电路：
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。

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2.双MOS组成的防倒灌电路
电路分析：
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，
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。

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当输入电压突然没有的时候， Vin没有所以三极管Vb=0 Vbe

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3.双MOS组成电源自动切换电路（前提 VCC>电池电压）
Bat Charge 为电池电压
VCC为系统电压
当只用电池电压供电时：
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。
只有VCC时：
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
当VCC和电池同时供电时：
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。

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4.双三极管镜像电路防倒灌
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。
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

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过流保护
ESP：静电放电(一般在芯片内部电路)
ESD相关概念及模型

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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
机器放电模式：机器触碰芯片的时候，  带电金属体触碰芯片
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

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ESD保护概念
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
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。
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

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ESD保护示例

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
如果来了ESD PAD1和PAD3形成回路

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