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直流供电电源的防反接电路类型

信息来源:iiiccc.com  时间:2019-01-26  浏览次数:90

直流供电电源电路中,电源存在正负极性,电路中芯片(IC)等有源器件供电需要极性正确,大小合适的直流电才可正常工作或者存在极性电容,电源接入同样也需要正确的极性,以防止电子元器件损坏,所以电路通常需要防反接措施。

下面介绍几种常用的防反接电路:

1、无源器件二极管当防反接关键器件

二极管防反接电路,如下电路,二极管D5是防反接器件,这是利用了二极管的单向导电性原理,二极管是无源器件,内部PN结特性具有正向导通,反向截止的特性。

直流供电电源的防反接电路类型

二极管式防反接电路

直流供电电源的防反接电路类型

二极管实物示意图

图中"蓝色"路径是正确极性的电流通路,"红色"路径是反接情形,通路则被二极管阻挡,无法流通。

优点:电路简单、易于实现

缺点:由于二极管PN结存在导通阈值,因此损耗较大

二极管的选择,一般情况下选择肖特基二极管,原因是同等规格下肖特基二极管的管压降VF相对较小,损耗也较小

2有源器件MOSFET当防反接关键器件

(1)N沟道MOSFEET,如图中的Q5是有源器件,当电源机性正确时,门极"G"大于源极"S"的电位,MOSFET饱和导通,通路如"蓝色"路径,当反接时,MOSFET处于截止状态从而阻止电流流通。

直流供电电源的防反接电路类型

N沟道MOSFET防反接电路

直流供电电源的防反接电路类型

N沟道MOS实物及电路符号示意

场效应管MOSFET,如图是N沟道型,正向导通时,电流由源极"S"流向漏极"D",平时我们可能见到多数情况下是电流由漏极"D"流向源极"S",这里需要理解MOSFET的特性,由于场效应管MOSFET是一种载流子(N型是电子)形成的沟道导电,导电过程没有如三极管和IGBT的PN结参与,所以只要开通,导电就具有双向性,就如同一根导线,不可理解为电流从寄生体二极管流过,因为寄生二极管一般情况下特性较差,VF大,电流走的是低阻抗的沟道,即源极—漏极通路。

(2)P沟道MOSFET,图中Q6,通上路径。

直流供电电源的防反接电路类型

P沟道MOSFET防反接电路

直流供电电源的防反接电路类型

P沟道MOS电路符号及实物示意

场效应管MOSFE,如图是P沟道型,电导机理也是沟道导电,只不过多子载流子是空穴,其余功能同N沟道相同,也是防反接的关键器件。源极"S"大于门极"G"时,P沟道MOS饱和导通。

优点:使用MOSFET的防反接电路,同等规格下,损耗较小,因为MOSFET饱和导通后沟道电阻可以是几个毫欧(低压MOS的导通电阻相对高压的会小很多)

这里需要明白,MOSFET衡量静态损耗(无开关动作,要么是常开状态,要么是断开状态),我们提到的参数是Rdson,是导通电阻,这是因为是沟道型单载流子导电的结果,无PN结参与;而三极管和IGBT是PN结导电,不同于沟道,所以衡量损耗时,在开通状态下,我们经常提到的是饱和压降Vcesat,这个必须要区分清楚。

还有,MOSFET型的防反接电路,我们通常用N沟道MOSFET,这是因为同等规格下N沟道MOSFET导通电阻Rdson更小,价格更加便宜,易于购买。

缺点:由于是有源器件,需要驱动电路,因此电路结构相对复杂。

图中器件,ZD1和ZD2是稳压二极管或TVS,用于保护MOSFET门极击穿损坏;门极和源极电容C6和C7是滤波作用,反之干扰尖刺对MOSFET误开通或误关断(压控性器件容易被干扰)。

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