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防反接電路、防倒灌電路、過流保護電路

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發(fā)表于 2024-9-9 08:03:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
( |# k) z4 R% h1 L
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, E; w9 z) A" ~' ]: x2 w4 Q( H
0 e0 [! S  Q( V4 k) r0 p/ S
2 M% q1 L5 {' `+ _9 A: c$ w2 i. i防反接電路
! |% V2 x( `/ {& V常見的措施:8 C4 E" G6 @, i  V
1.通過機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 讓接線端子 正確接入時能匹配上,不正確時 匹配不上
8 k; S1 O6 C4 T$ ?  g9 j2.通過線的顏色做區(qū)分
& f# n& O/ O, `2 ^& X9 i3.通過電路的設(shè)計+ X0 Q( ^" n4 r1 w+ g+ w
5 G# v3 _8 }2 _5 u5 m. a
防反接電路匯總:* c" ~# O, \' ?( b
典型電路類型:" J. W" Z7 u7 x+ S5 g
1.二極管防反接(不常用)' x5 s% |2 S. }5 ?! J/ ?7 w
二極管有 0.7的導(dǎo)通壓降 如果有大電流經(jīng)過的時候就會發(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)8 z8 K2 E/ J$ y
+ \. @; w5 Y, w1 w1 c5 H$ [* r6 J
5 r3 z2 X! F, @' ^4 J
- n; @2 I) i4 z# i+ B( N* c& O
2.保險絲和二極管(穩(wěn)壓二極管)防反接
" I$ j0 K: G' z& ~& x$ r. F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)
3 L+ ~3 x4 p" F
2 G3 M' J- q6 I& T* D7 o8 Z
& |7 {! C! }, H' y7 J3.橋式整流電路看好電路圖的 電源和負(fù)載的兩端接哪# |, Q& Z; e3 W8 \, I9 Y3 w6 ?

! X+ [/ B; q* H+ [  l6 H9 F, E+ u3 l

4 W9 T' ]9 f$ r  M! N" B
1 [& u3 ?6 {) [1 Q9 ]+ A
0 O+ H1 n6 B! Y# i) F/ N- L1 E5 f; Q. I7 L3 f; h- S+ u7 b
4.MOS管防反接(用得比較多的一種)PMOS:6 w# M1 g+ C) c- [5 _
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。
0 H0 ~, I0 g9 l! Z% ?
  `% U( Y4 o/ {+ q這些電阻的阻值通常根據(jù)具體的電路設(shè)計要求來選擇,一般需要根據(jù) PMOS 管的特性和工作電壓來確定。
& j* `* ^0 L/ w7 ^" S9 h; ~旁邊的二極管是一個穩(wěn)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
2 H& w1 Q6 F( V+ M
5 a0 q) o2 L+ S$ R 在電路分析中 pmos導(dǎo)通和體二極管無關(guān)。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(dǎo)通(圖中的D S應(yīng)該反過來)。3 m- Z) y& G8 |) t! I5 |" C3 O
+ v& K4 ~% v) b5 E+ A# Z
" \' _' ]5 Y6 S+ ^
! Z9 {7 N/ L( q! z$ W$ [% r
NMOS0 l1 h6 F4 j) J  ]
NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導(dǎo)通 形成回路. C4 s# W0 J! L
                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不導(dǎo)通  形成不了回路* [) V, o& z, J$ F; O0 M$ f

4 e, _6 ]& T5 v1 G. M$ z
" Q  y) k" g" A0 D6 [5 m0 y/ d9 t9 V/ j5 u3 Q
* k3 c& @+ N" L0 @
' M" E  s+ n- n' ?- |+ M7 ~2 {0 o
+ W3 |! ]) Z8 ]  |7 x

/ n2 p7 f1 P7 p " Z3 O: y1 I" g

7 n& l% P3 S! h: ^! o6 {; [
防倒灌電路
. A& C. `! L; g% q. t
什么是倒灌?
  l0 D" q$ s- }( L8 P, f) l2 X2 Z+ ^1.開關(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 有線圈 當(dāng)電源突然斷掉時 會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢)時, 當(dāng)220V斷掉的時候,可能會出現(xiàn) 電池反向給開關(guān)電源 的 輸出端 供電,導(dǎo)致開關(guān)電源的一些莫名損壞。
5 Q0 \0 ?8 E; p3 x2.系統(tǒng)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。關(guān)注@電路一點通
, t' Y) S, k# a6 v; K例如:系統(tǒng) 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。+ F/ d$ v: [/ A

. q4 [8 b! j% e7 U: w" i, e% d7 q5 w
1.二極管串聯(lián)防倒灌電路:
! Y3 ?* o$ T9 _3 |$ `7 p" n7 Z7 M" b 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。1 u4 F- |. p2 m5 n2 q

: h( f: n  g+ j1 A5 ]3 G, M
2 Y% g" a4 |0 J' ?( |3 n2.雙MOS組成的防倒灌電路. R. l7 k+ @+ g) ]3 g
電路分析:# m. m: `! a0 s4 O$ c& q/ V
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,4 b9 x+ x6 l/ T) o
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(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PMOS管導(dǎo)通。; M9 q( }. P% U  `  o

9 {/ U4 T# W8 l, T6 T2 n
* _9 Q, U$ Y$ Y& t當(dāng)輸入電壓突然沒有的時候, Vin沒有 所以 三極管Vb=0  Vbe( ^# b. z; v) C; F  x& @! v8 ~' e

3 ]9 x2 `& x6 t7 J! G* Q: s; i4 M/ a  Y& b

3 M* O. z# b% c, x
( j- e& i' D$ u5 A0 T% p( I; [3 c1 g2 l5 @! ^! f

; k; h# J: F+ {* `. ^8 g7 `/ P1 i. w% t
5 F+ ~/ q2 h, F3 N# k  b; f! E: [3 q: [2 y3 A& Q0 H
3.雙MOS組成電源自動切換電路(前提 VCC>電池電壓)
0 i* u5 f! f/ OBat Charge 為電池電壓
7 {" `) i  p" ?5 `* r" w/ aVCC為系統(tǒng)電壓
0 Z. P$ ~6 T5 ^7 B4 L6 e' y當(dāng)只用電池電壓供電時:
% P. ?" H3 W: T) O  H2 QMOS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VCC_mcu。1 n3 a4 Y! ^  G2 N
只有VCC時:
+ J7 M8 B2 K* s* @) `# s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(dǎo)通。VCC_MCU=Vout-二極管的壓降關(guān)注@電路一點通
( z. l, `5 X( v5 G當(dāng)VCC和電池同時供電時:
5 n$ l# [+ T. X% j) [, e# FQ9柵極電壓為VCC  對于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 。
  m& n. Q5 {$ |/ T
: [& t2 s* O  p5 [' [0 o) f5 V4.雙三極管鏡像電路防倒灌
) W7 t4 K7 ?/ y; X: L. D1 M2 j; @8 [Vin 經(jīng)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(dǎo)通  導(dǎo)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(dǎo)通 但Vout會大于Vin  所以會是截止的。
6 `7 I* T6 e! |正常工作時 Q5 Q6導(dǎo)通 Q7不導(dǎo)通 , 當(dāng)出現(xiàn)倒灌時 Q5 Q6不導(dǎo)通 Q7導(dǎo)通  7 C( k2 }; l9 H+ s- [1 U
; F4 ]- I- @8 T# V- {- ]
過流保護& f0 E7 U6 _8 O% D+ O
ESP:靜電放電(一般在芯片內(nèi)部電路)9 j1 q) H$ f2 O
ESD相關(guān)概念及模型
! F& J5 V& P+ V3 M- _
+ \% @( f5 q  s5 L
( h6 r# L4 ^) |2 j/ }% l" o! W$ ~4 S% z4 @
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(chǎn)生電流 損壞芯片
" f* J! O* s6 X& v* I- }6 K機器放電模式:機器觸碰芯片的時候,  帶電金屬體 觸碰芯片
2 E7 W1 i& v, }6 `元件充電:芯片可能在搬運啥的過程中  本身 被充電了 當(dāng)夾具夾住的時候可能就通過夾具釋放出來了2 v0 _1 X- `* r3 c. K% g* ?

  c1 `/ e" |5 s# C0 H. [/ b) O. i' g6 J5 @& z
ESD保護概念2 G5 q1 k) }9 q% g, `0 b) I) l$ I) A
在芯片內(nèi)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(nèi)部對芯片造成傷害 從而保護電路
- K3 V* ]" g- ^- I  f$ X! {% o下圖 PAD可以當(dāng)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。( f- N, m, f% [' t/ `6 T+ k! V
藍(lán)色的這些都是ESD保護 這些電路能在發(fā)生ESD的時候 能瞬間導(dǎo)通 把電流引導(dǎo)出去 且是可逆的 不會被靜電所損傷
4 x8 ~4 M+ w4 M/ ~) q$ b! _
* {' @6 m$ y$ F) }; l* J) D ) C* y1 X0 l2 K) X6 U# o3 j

" {, p7 E4 @% O( U. KESD保護示例
" |* X: S2 p1 f& T' z* G) K1 U- _5 C% o' q9 e
利用二極管(齊納二極管)的正向?qū)ê头聪驌舸┨匦钥蓪崿F(xiàn)最基礎(chǔ)的ESD保護電路( s* s* q9 e( C5 O
如果來了ESD PAD1和PAD3形成回路
5 Y4 j; H. O/ Q9 Q2 T2 y/ j, T8 f; s5 ^# m& ?' p) U9 E5 `

+ r  n6 d1 l0 z. j7 R$ W& g
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5 f: J0 E7 L$ {  ]
聲明:0 R8 N) s) e" M% m% \
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