防反接電路、防倒灌電路、過(guò)流保護(hù)電路

硬件筆記本

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防反接電路
8 H8 F& e" z7 `6 I% \4 x2 p  I常見(jiàn)的措施：
2 {5 ?: q! J$ Q  _1.通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 讓接線端子 正確接入時(shí)能匹配上，不正確時(shí) 匹配不上
  }( }+ @7 [7 n2.通過(guò)線的顏色做區(qū)分
* T; ]( l0 H+ J& ^9 H$ B" x% ?3.通過(guò)電路的設(shè)計(jì)
. }7 c1 n- i5 R2 Z0 R/ \
5 b: f! Q0 `! J  N$ c; o1 V  v防反接電路匯總：
7 l3 p/ ~7 F+ Z典型電路類(lèi)型：
: ]2 p) [5 K5 X$ r1.二極管防反接（不常用）
% @" V, a/ t4 D. S3 Q二極管有 0.7的導(dǎo)通壓降 如果有大電流經(jīng)過(guò)的時(shí)候就會(huì)發(fā)熱 功率比較高。（一般選用 肖特基二極管導(dǎo)通壓降比較低  也要考慮反向電壓）



2.保險(xiǎn)絲和二極管（穩(wěn)壓二極管）防反接
, u0 p5 E, r! Q* v9 w7 h二極管并聯(lián)到電路中。二極管要考慮導(dǎo)通電流和反向耐壓等參數(shù)
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+ ^7 o* r( i% k3.橋式整流電路看好電路圖的 電源和負(fù)載的兩端接哪

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4.MOS管防反接（用得比較多的一種）PMOS：
! i9 }0 j# j: w' M! c0 `; F在 PMOS 管防反接電路中，柵極那邊的兩個(gè)電阻主要起到限流和保護(hù)的作用。
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這些電阻的阻值通常根據(jù)具體的電路設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇，一般需要根據(jù) PMOS 管的特性和工作電壓來(lái)確定。
旁邊的二極管是一個(gè)穩(wěn)壓保護(hù)二極管 為了保護(hù)GS之間的電壓不會(huì)過(guò)高從而損壞二極管

- f; u2 L7 T0 ^7 ~ 在電路分析中 pmos導(dǎo)通和體二極管無(wú)關(guān)。mos的源漏是相對(duì)的。對(duì)pmos，電壓高的是s，低的是d。正常上電時(shí)，3腳電壓高，所以這時(shí)3腳是s，g比s低，所以管子導(dǎo)通（圖中的D S應(yīng)該反過(guò)來(lái)）。

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NMOS：
NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導(dǎo)通 形成回路
6 U! P* P2 G- n+ y                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不導(dǎo)通  形成不了回路

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* X. K0 p+ d; `/ j


防倒灌電路
4 ~" l/ e, Y. Z  v什么是倒灌？
' L! F2 X* v8 ^4 `1.開(kāi)關(guān)電源給負(fù)載供電， 如果負(fù)載是電池或者其他感性負(fù)載（比如像 電機(jī) 有線圈 當(dāng)電源突然斷掉時(shí) 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）時(shí)， 當(dāng)220V斷掉的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn) 電池反向給開(kāi)關(guān)電源 的 輸出端 供電，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源的一些莫名損壞。
2.系統(tǒng)在不同的 輸出電壓 之間 切換時(shí)，會(huì)存在高壓電壓倒灌到低壓電壓源中。關(guān)注@電路一點(diǎn)通
例如：系統(tǒng) 有兩個(gè)電源供電 比如 一個(gè)電池 一個(gè) 充電器 充電器的電壓一般會(huì)高于電池 如果沒(méi)有防倒灌的電路 可能充電器的電壓會(huì)直接倒灌給電池 造成電池的損壞。
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, W- Z' D2 r' X1 M- W
/ R9 b- ~3 C) v+ V$ ~9 g8 W1.二極管串聯(lián)防倒灌電路：
; i! Z7 b# ^1 M& o8 k( G 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。

; \& I7 P0 G) T+ i3 ~2 l
2.雙MOS組成的防倒灌電路
* ~) {0 H, _/ G電路分析：
正常情況下（無(wú)電流倒灌）  ON/OFF接口可以進(jìn)行IO口控制也可以直接通過(guò)VIN控制，
所以這次就以 VIN的有無(wú) 來(lái)控制  VIN輸入電壓到三極管，三極管導(dǎo)通（基極電壓大于發(fā)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(dǎo)通 所以 兩個(gè)PMOS管導(dǎo)通。
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) d4 O& |. V2 V
* e) w8 r9 T0 U8 i2 ]) X& |$ k當(dāng)輸入電壓突然沒(méi)有的時(shí)候， Vin沒(méi)有 所以 三極管Vb=0  Vbe
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) Z: a  q) P) p7 V. W+ O6 s3.雙MOS組成電源自動(dòng)切換電路（前提 VCC>電池電壓）
# J' A# {% p4 L1 d4 G9 hBat Charge 為電池電壓
) u. M* v- E; x/ aVCC為系統(tǒng)電壓
當(dāng)只用電池電壓供電時(shí)：
6 o0 u, K9 ~5 E$ O* }MOS管Q9 柵極g為0V  源極S Vs=V電池 Vgs=-V電池 PMOS導(dǎo)通 Q9導(dǎo)通了 Q10也導(dǎo)通了 ，然后給到 單片機(jī)VCC_mcu。
只有VCC時(shí)：
( w. h& Y+ u3 P8 ~/ r通過(guò)LDO Vout 通過(guò)二極管給到MCU進(jìn)行供電   Q9和Q10的G都是Vout的電壓 所以不導(dǎo)通。VCC_MCU=Vout-二極管的壓降關(guān)注@電路一點(diǎn)通
  |. J5 G$ f, Q, l/ n9 H2 g當(dāng)VCC和電池同時(shí)供電時(shí)：
Q9柵極電壓為VCC  對(duì)于MOS管 Vgs=Vout-V電池  所以MOS管不導(dǎo)通， Q10 g極 Vg=Vout  Vs=Vout-V二極管   Vgs>0 所以也截止 。
, ]  r% d* w0 y2 v6 Z& n5 F; u5 p
4.雙三極管鏡像電路防倒灌
" w( ^) m3 v4 p; t. ~# xVin 經(jīng)過(guò)三極管 由于是PNP三極管  Vb連接地=0V Ve=Vin 所以三極管Q6導(dǎo)通  導(dǎo)通之后就會(huì)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(huì)導(dǎo)通 但Vout會(huì)大于Vin  所以會(huì)是截止的。
正常工作時(shí) Q5 Q6導(dǎo)通 Q7不導(dǎo)通 ， 當(dāng)出現(xiàn)倒灌時(shí) Q5 Q6不導(dǎo)通 Q7導(dǎo)通  

過(guò)流保護(hù)
ESP：靜電放電(一般在芯片內(nèi)部電路)
) n2 |* Y7 Q) ], e2 FESD相關(guān)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(gè)接了地 產(chǎn)生電流 損壞芯片
3 D6 u' b+ F  G$ A8 H5 p+ U. H/ a機(jī)器放電模式：機(jī)器觸碰芯片的時(shí)候，  帶電金屬體 觸碰芯片
; S6 b6 `3 w5 _元件充電：芯片可能在搬運(yùn)啥的過(guò)程中  本身 被充電了 當(dāng)夾具夾住的時(shí)候可能就通過(guò)夾具釋放出來(lái)了

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ESD保護(hù)概念
在芯片內(nèi)部 提供ESD的電流路徑 以免ESD放電的時(shí)候 靜電電流流入芯片內(nèi)部對(duì)芯片造成傷害 從而保護(hù)電路
5 ?  E/ H6 ^2 ^, `3 r- Q* {下圖 PAD可以當(dāng)做芯片引腳 如果沒(méi)加保護(hù)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。
- u* M6 W1 y& w! M藍(lán)色的這些都是ESD保護(hù) 這些電路能在發(fā)生ESD的時(shí)候 能瞬間導(dǎo)通 把電流引導(dǎo)出去 且是可逆的 不會(huì)被靜電所損傷


4 x/ B3 z1 Q; g5 n8 r1 }( o$ X
ESD保護(hù)示例

利用二極管（齊納二極管）的正向?qū)�通和反向擊穿特性可�?shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的ESD保護(hù)電路
如果來(lái)了ESD PAD1和PAD3形成回路



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5 V0 o  y6 e" r. q" J. N! {$ z聲明：
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