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防反接電路、防倒灌電路、過(guò)流保護(hù)電路

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發(fā)表于 2024-9-9 08:03:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

  m: [# d. |( d& h+ `點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多  [: e5 R5 n+ Z% u
+ A3 ]$ D1 J& o1 ]6 W
8 k8 N* g2 c1 d" K7 ?* ~2 u$ o
防反接電路2 \) \; A  i$ r3 D& X( \
常見(jiàn)的措施:
+ l6 ^9 h# j6 \, \# j1.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
* w( B, N8 k8 y/ K( i% ^  Q1 r2.通過(guò)線的顏色做區(qū)分
) o4 O( C8 J& t3.通過(guò)電路的設(shè)計(jì)
! {+ J+ R  B8 \4 ^: U* F- D8 z, l8 |% f( I& i3 R9 n7 `
防反接電路匯總:, x( X, m8 g( J0 d: o3 C
典型電路類(lèi)型:
7 W+ E) b( p5 Y) b6 q0 X2 B1.二極管防反接(不常用)* Y, S( P0 H; U
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)
; N* A, e# W: L
* Y  A# [0 ?! P2 [
5 b2 S( ~% o9 x8 o5 @1 w$ W# b8 Y- i3 ?# {$ r" z$ r. |
2.保險(xiǎn)絲和二極管(穩(wěn)壓二極管)防反接
4 V6 t! u1 i5 D4 A. g9 }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)
5 [* i, x7 Q8 ?& S1 F: I
/ m# e# Q4 K4 O& ?9 _
' E$ |4 l! m' w; A  s! D3.橋式整流電路看好電路圖的 電源和負(fù)載的兩端接哪
. _) q" s0 J! n" F0 L8 {3 T5 Y. J " p! a# |1 f* y. s, j2 N- f( g
, A6 W; b2 l  O- j. f2 l  s& A" C

' y6 A' {. n4 w. W2 U( L2 I) W$ j0 k
4 C. m( }! I9 d; ^' ^ 0 V# o$ ~3 A& `$ E
7 v! R5 H4 M& u
4.MOS管防反接(用得比較多的一種)PMOS:$ R8 j( D  C4 L4 O, i( p# U
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。
0 E9 O7 {- x6 N* T# M; e1 T- e6 `# f' H2 A* @  O; S/ t
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。
9 T) C" c2 _6 X9 X3 b( a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
2 M' ?/ ]8 h4 g, |1 ^! a0 u2 X
7 y# n  K$ T/ k" P9 e. N; t( e, C3 |+ T 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))。
% g) u( o( K( |0 E6 f+ A# m
! A3 {: D" ^8 z* e
' \5 k4 S9 F5 I7 v: O
! P& X$ j9 P  RNMOS7 B' p4 K( u0 ?! ^0 e0 ~( Q
NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導(dǎo)通 形成回路
% z& n4 _9 J4 y2 Q                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不導(dǎo)通  形成不了回路
% d' O: E9 N8 C7 h
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. T" X( \# a7 o( G# m

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- D/ w- v+ W$ C3 A& `4 p- X0 h- y' s4 Z; x
2 F3 D8 F' u( U0 l$ ~# }

/ A& Q% }8 d, p6 \' R/ n. C2 M+ P( h, \% t& `& T; X$ p
防倒灌電路
5 p9 d) m. z; G
什么是倒灌?) ~; F; V5 |3 X+ r' r6 z1 B
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。$ G7 v; g7 g2 Z+ \9 B
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7 i* D* z( L: x( C: j
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。2 S! b3 s8 @6 i+ z& ^
. V$ }9 Q5 K/ G8 O$ h# u% z

) x2 y9 K" j# I1.二極管串聯(lián)防倒灌電路:
$ a) E. q0 I& G* N- l. H 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。# w5 O1 \5 \7 w/ w- B
+ K/ b# s* V" _$ T( z3 S  Y& M( R
3 T0 I" Q; l. L3 {0 D+ T7 k3 y/ t, U+ X
2.雙MOS組成的防倒灌電路
! T9 w7 f' s0 p, ?& e電路分析:) q  {$ @* J) l2 y) B1 }: S
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," w8 @. S- o% A9 [
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。
8 p4 L/ E' b) ?* ~
4 k5 I  {) E1 x. [( S8 P. g' s; O8 G( `" i  E8 I: X! \
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
' z4 A9 }: d" Y
1 g7 \" ~5 V2 n0 D. X7 E) W2 c2 ?3 a/ _" Q/ x2 F5 J: M4 z5 Y' w

4 P$ b2 L& y7 V' t$ ^/ k
9 i8 {4 @8 x: t& ^) [- I: ]! @7 H8 ]$ u  E0 t

8 V! D% V  _2 ^  L. l* j - _; Y/ z5 @+ P5 |( r# Z

3 c0 r! L5 m: ?0 ?- u) J/ @3.雙MOS組成電源自動(dòng)切換電路(前提 VCC>電池電壓)3 d! Z  L8 w6 k  p6 l
Bat Charge 為電池電壓
/ \+ X& X7 U0 X- Q$ uVCC為系統(tǒng)電壓% j& @8 [9 y2 E' Z$ x6 b9 r
當(dāng)只用電池電壓供電時(shí):  r5 s! Y+ M0 Q+ S( Y
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。
; k) j7 b. J9 T3 C9 i4 v只有VCC時(shí):$ G! a. I, F- H7 s
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6 ?' e& B& r% d# @" Q8 L
當(dāng)VCC和電池同時(shí)供電時(shí):% `" y3 p/ P. @; G
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 。
  L( O- O3 ~$ a# q5 E' F 0 e4 h" ]  c' L3 Q3 T
4.雙三極管鏡像電路防倒灌; N/ w8 q' d4 k/ Z$ I$ ]
Vin 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。  U0 D; Z: ~( d1 b1 j) P2 }# R
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  
. ]* i( c/ C6 S. H. M
  }+ Y0 `# {- ^( V過(guò)流保護(hù)
  t4 l: d/ R1 e; aESP:靜電放電(一般在芯片內(nèi)部電路)
5 x3 }7 t" |2 }* t2 q1 |ESD相關(guān)概念及模型
* e5 V7 }& T! l9 `5 \0 f& D5 V2 I5 J: {+ t

# E- ^1 \/ Q$ ?. |2 c0 Z+ z4 H( h; {0 k0 j8 Q" V( l
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$ C5 |5 B6 E( ]& ?% B, ]
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1 W5 c3 d' ^: I! Z  ?; v+ P6 l
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
( ~& I% g& q6 Y: h, ^% @$ @
& d: Y! R6 F: j3 m+ V3 e; _- y  E* v, l* s6 v) z; ]
ESD保護(hù)概念# _" A6 f% \& z  {
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
$ ~, F/ `9 F; p1 i5 d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。& J* v$ E$ W) e/ H
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7 n3 `: k9 o3 O

4 v% o' e2 ~9 c% a5 ]+ J5 G2 ~( K % z% ?6 ^0 o* t7 a* k8 o* i: B* Q" \
; @& y3 o# V/ Y$ D3 F
ESD保護(hù)示例
9 P% r( m& n' h/ p% ~5 }
2 ?; {, f/ u0 t6 G) P6 A/ u利用二極管(齊納二極管)的正向?qū)ê头聪驌舸┨匦钥蓪?shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的ESD保護(hù)電路9 i# y+ R( m1 H' L
如果來(lái)了ESD PAD1和PAD3形成回路
5 b. C" F2 ?: z' V
& x% Z2 g* E- K+ C& x$ I: J% t  B  i- |, B( q9 O' ~
0 K: F1 {' O- G8 W% j( T# ^0 Y. L% m1 g
" n% G  ?, W; I  P% J& _
  y5 u1 n% k2 B0 j& V, D1 ]  @
聲明:$ w; P5 _7 p& l( q" G- [
聲明:文章來(lái)源網(wǎng)絡(luò)。本號(hào)對(duì)所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點(diǎn)均保持中立,推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有,如有侵權(quán),聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳/技術(shù)咨詢(xún) 請(qǐng)加微信:woniu26a推薦閱讀▼( X6 q  ~* ^6 @; O) n, T/ |
電路設(shè)計(jì)-電路分析4 K% R/ }% E4 ]7 x
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