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電源防反接電路設(shè)計(jì)原理

2021-04-09

　　在遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，容易出現(xiàn)電源接反的誤操作，然而電源的反極性通常會(huì)導(dǎo)致后端電容器爆炸或芯片燃燒，從而導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的后果。因此，在串口服務(wù)器、DTU、工業(yè)路由器等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電源設(shè)計(jì)中考慮防反接功能，避免上述問題的發(fā)生。通過終端接口連接電源時(shí)，通常會(huì)進(jìn)行萬無一失的處理，以確保在連接不正確時(shí)不會(huì)正常插入電源。這是物理級(jí)別的防逆向設(shè)計(jì)。本文介紹了幾種硬件防逆向設(shè)計(jì)。

　　1、使用二極管

　　實(shí)現(xiàn)此目的的最簡單方法是，當(dāng)電源正極連接時(shí)，電源通過二極管正向電壓向負(fù)載提供電壓。當(dāng)電源反向時(shí)，由于二極管的單向傳導(dǎo)和反向截止，將不為后端負(fù)載供電，這起到了保護(hù)作用。該電路具有缺點(diǎn)。首先，正向電壓降很大。普通二極管的壓降約為0.7V，肖特基二極管的導(dǎo)通壓降為0.3V，價(jià)格相對(duì)昂貴。其次，當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，二極管端的功耗相對(duì)較大。

　　該解決方案針對(duì)電源電壓高且損耗要求不高的場景。

　　2、使用MOSFET

　　MOSFET具有極低的導(dǎo)通電阻和極低的損耗，使其成為以最低損耗提供反向保護(hù)的理想選擇。

　　上圖提供了不同MOS晶體管的電路位置，NMOS在接地回路中，PMOS在電源路徑中。

　　在每個(gè)電路中，MOS管的體二極管面向正常電流的方向。當(dāng)電源反向時(shí)，NMOS(PMOS)柵極電壓為低(高)，從而阻止其導(dǎo)通。正確安裝電源并正常通電后，NMOS(PMOS)的柵極電壓將變?yōu)楦唠娖?低電平)，并且其通道會(huì)使二極管短路。

　　NMOS將破壞接地回路，如果對(duì)接地回路敏感，則應(yīng)將PMOS用于反向連接。在實(shí)際電路中，需要通過串聯(lián)電阻來保護(hù)MOS柵極。

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1、使用二極管

2、使用MOSFET

　　1、使用二極管

　　2、使用MOSFET