為防止電源使用者有意無意將輸入引線接錯導(dǎo)致電源燒壞,一般的DC電源會在其輸入端加防反接電路,常見方式為串聯(lián)二極管(串1只或者2對管組成整流橋)或者并聯(lián)二極管(反接時短路使大電流流經(jīng)保險絲,最終使保險絲熔斷開路),這種保護(hù)方式簡單粗暴,成本低,適用在小電流電路中。
原理圖放在下圖中。
但是這種電路放在大電流電路中并不適用,首先咱們計算下功耗,拿流過10A回路電流舉例,咱們選擇20A/100V的肖特基二極管和20A/100V的MOSFET作比較:1.查規(guī)格書(Diode規(guī)格書鏈接)中If vs Vf表格可知,Vf=0.72V@10A,所以二極管上功率P=Vf*If=7.2W;2.查規(guī)格書(MOS規(guī)格書鏈接)中Id vs Rds表格可知,Rds=0.03Ω@10A,所以MOSFET上功率P=If*If*Rds=3W。兩者功耗差別還是比較大的,因此在大電流電路中使用MOSFET設(shè)計防反接電路更加適宜。
使用MOSFET設(shè)計防反接電路的優(yōu)劣勢也比較明顯,優(yōu)勢:導(dǎo)通時回路電流流經(jīng)DS,阻抗相當(dāng)于MOSFET的Rds(on),一般MOS的Rds都比較小,所以MOSFET的功耗很小,發(fā)熱量也較小,這樣就可以用較小的散熱器,有利于實現(xiàn)產(chǎn)品小型化;劣勢:如果用戶將輸入端正負(fù)極接反時,整個系統(tǒng)將不會工作。本人覺得使用的時候應(yīng)該具體情況具體分析,適合自己的才是最好的。
下面將介紹防反接電路架構(gòu),注意以下電路中MOSFET的接法,D接輸入端負(fù)極,S接后級負(fù)載端負(fù)極,工作原理:1.輸入端正接時(上正下負(fù)),由于MOSFET存在體二極管,所以上電初始階段S端被拉低,R1和R2分壓,其中R2上分得的電壓為MOSFET提供偏置使其DS導(dǎo)通,此后DS就像開關(guān)一樣被打開,維持穩(wěn)定工作;2.輸入端反接時(上負(fù)下正),DS不通,無法構(gòu)成回路,所以整個系統(tǒng)無法工作。
仿真結(jié)果(仿真使用IRFP250模型):
輸入正接:
輸入反接:
錯誤接法如下圖,反接時起不到保護(hù)作用:
MOSFET有兩種接法,PMOS和NMOS,考慮到采購因素,我習(xí)慣性用NMOS多一些。同時也附上PMOS接法:
延伸電路:MOSFET在同步整流中的應(yīng)用,可以把變壓器輸出繞組看成為電壓源,和上述防反接電路是同樣的原理,控制芯片:OB2007MP(附規(guī)格書)
其余常用同步整流電路: