防反接電路、防倒灌電路、過流保護(hù)電路

硬件筆記本

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3 {' I6 I8 G! X# [. I. s
4 \+ w1 e" v6 K# \: f防反接電路
常見的措施：
: L: i0 z  w! b1 ?' y! ?1.通過機(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
, o; G$ ?' i& u+ e2.通過線的顏色做區(qū)分
3.通過電路的設(shè)計(jì)

( g4 O" b1 Z( d# ~2 P# [防反接電路匯總：
典型電路類型：
# P5 Y# V6 _; ~6 K4 [' a( k) |1.二極管防反接（不常用）
二極管有 0.7的導(dǎo)通壓降 如果有大電流經(jīng)過的時(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
  j  a  t1 x( K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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3.橋式整流電路看好電路圖的 電源和負(fù)載的兩端接哪






4.MOS管防反接（用得比較多的一種）PMOS：
! d( x+ C! d: H1 Y8 t, Y( H) s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。
* F% N+ W4 x0 E% W( E; O+ U+ o6 l
0 U2 s% P: {2 x6 D( E這些電阻的阻值通常根據(jù)具體的電路設(shè)計(jì)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。
1 `: u" C3 @0 q0 I& z+ c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)過高從而損壞二極管

7 v; L. `2 c+ `0 g# w 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(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)該反過來）。



  |5 b4 W) y0 UNMOS：
) f' |& V3 Y  @  q3 {NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導(dǎo)通 形成回路
                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不導(dǎo)通  形成不了回路
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  a, g( j, q4 \- x+ k+ S防倒灌電路
什么是倒灌？
9 P- x! d$ P$ e9 D$ i" |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(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。
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。


7 J  h8 n9 w8 ^1 X# N1.二極管串聯(lián)防倒灌電路：
6 D5 a) A; k6 A4 Q  }9 r& G( F 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。
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2.雙MOS組成的防倒灌電路
電路分析：
正常情況下（無電流倒灌）  ON/OFF接口可以進(jìn)行IO口控制也可以直接通過VIN控制，
! ?$ u1 r8 d8 E, A: 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(gè)PMOS管導(dǎo)通。

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& h. Q9 z2 w5 r+ j  M9 ^當(dāng)輸入電壓突然沒有的時(shí)候， Vin沒有 所以 三極管Vb=0  Vbe

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: O, x1 f6 W8 |& W/ r% {1 k3.雙MOS組成電源自動(dòng)切換電路（前提 VCC>電池電壓）
Bat Charge 為電池電壓
* \1 U5 r, k9 C* x; D* E3 xVCC為系統(tǒng)電壓
3 G: B5 x$ f( b( I, z; d當(dāng)只用電池電壓供電時(shí)：
: E6 ?$ z8 ~/ ~! J0 C* OMOS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)：
通過LDO Vout 通過二極管給到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
當(dāng)VCC和電池同時(shí)供電時(shí)：
1 Z# i9 W2 r4 xQ9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 。
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/ @! c: P) f5 }7 q& y% _2 h4.雙三極管鏡像電路防倒灌
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(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  
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過流保護(hù)
. t7 }5 d3 K/ n! LESP：靜電放電(一般在芯片內(nèi)部電路)
) {' }6 i0 R. w" Z) rESD相關(guān)概念及模型
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1 R7 @, J2 Q) @" `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
) ^& |6 m" Z% C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
  h% B; k; {" G8 @$ X2 \元件充電：芯片可能在搬運(yùn)啥的過程中  本身 被充電了 當(dāng)夾具夾住的時(shí)候可能就通過夾具釋放出來了


/ z! h) G- H2 C" qESD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
  L6 {! m- w6 t# l下圖 PAD可以當(dāng)做芯片引腳 如果沒加保護(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。
' s- k* O9 A. I% U* i3 l# A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
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ESD保護(hù)示例
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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
) u7 W7 u: ~" U1 [+ z5 T7 b% t如果來了ESD PAD1和PAD3形成回路

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- w! o% O. v5 |1 \' V0 V聲明：
7 k; p$ r9 ~- G) |聲明：文章來源網(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 請(qǐng)加微信：woniu26a推薦閱讀▼
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