防反接电路、防倒灌电路、过流保护电路

硬件笔记本

qkeq1a102nn64015980731.gif

点击上方名片关注了解更多


防反接电路
常见的措施：
1.通过机械结构的设计 让接线端子 正确接入时能匹配上，不正确时 匹配不上
. W1 g/ @5 k8 w5 P2.通过线的颜色做区分
0 z9 `2 ]% R& [0 g0 g1 d3.通过电路的设计
! u1 a3 ^- J8 J  c  L9 F$ e( V
+ n7 S% i0 n) z" _防反接电路汇总：
2 s# v& s6 U9 O* z8 p4 t5 [典型电路类型：
1.二极管防反接（不常用）
1 _; i3 n) c) r二极管有 0.7的导通压降 如果有大电流经过的时候就会发热 功率比较高。（一般选用 肖特基二极管导通压降比较低  也要考虑反向电压）
' y1 i( ~0 |2 v& a( B0 l8 c

hoyzhhkezq464015980831.png

# j& h; t/ j1 ?* [8 }
9 ^+ F, R# e' _+ w( j) S
2.保险丝和二极管（稳压二极管）防反接
二极管并联到电路中。二极管要考虑导通电流和反向耐压等参数

cxtl5kyyfkp64015980931.png

  c& c3 H2 m0 g
3.桥式整流电路看好电路图的 电源和负载的两端接哪

4n5yt3ris5u64015981031.png

, E7 H: K3 ]1 b


6 i! t: i8 }: X& H- M8 i8 w

niywblguzdm64015981132.png

4.MOS管防反接（用得比较多的一种）PMOS：
在 PMOS 管防反接电路中，栅极那边的两个电阻主要起到限流和保护的作用。
5 @* b) a7 I, E1 `- G) p
5 B1 K7 Q* y+ v, w$ f这些电阻的阻值通常根据具体的电路设计要求来选择，一般需要根据 PMOS 管的特性和工作电压来确定。
旁边的二极管是一个稳压保护二极管 为了保护GS之间的电压不会过高从而损坏二极管
: l' R& B# ?" _: a/ ]8 l/ A
在电路分析中 pmos导通和体二极管无关。mos的源漏是相对的。对pmos，电压高的是s，低的是d。正常上电时，3脚电压高，所以这时3脚是s，g比s低，所以管子导通（图中的D S应该反过来）。
; g5 h5 o! `9 v2 H8 P3 |
: w" n1 O+ H! `. e

rgguokncssw64015981232.png

) Z, |0 s0 l% \: n
' r  S% k: m% lNMOS：
0 ?% D, s$ o( H7 a" c% |3 ~6 b7 XNMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS导通 形成回路
, c7 A' x) h) _% p. |9 f                 反接  Vg=0   Vs=5V  所以DS不导通  形成不了回路

9 r' W" v! c' f( J7 C

pm5t4v0lwqj64015981332.png

: [& S0 i9 J2 B3 e1 u$ N, X
- {3 z. {# q$ F# o5 _. L

cudpxs5u0zd64015981432.png

% V" ?: B! y. B

2 Z; u  U3 {* ]5 g* S2 `

xz4tyebqgf464015981532.png

防倒灌电路
什么是倒灌？
! I: w: ?  Q4 B) e3 K. I7 c1.开关电源给负载供电， 如果负载是电池或者其他感性负载（比如像 电机 有线圈 当电源突然断掉时 会产生感应电动势）时， 当220V断掉的时候，可能会出现 电池反向给开关电源 的 输出端 供电，导致开关电源的一些莫名损坏。
2.系统在不同的 输出电压 之间 切换时，会存在高压电压倒灌到低压电压源中。关注@电路一点通
- B, v% r6 W- r2 r例如：系统 有两个电源供电 比如 一个电池 一个 充电器 充电器的电压一般会高于电池 如果没有防倒灌的电路 可能充电器的电压会直接倒灌给电池 造成电池的损坏。

lwcbpsubg3h64015981632.png

1.二极管串联防倒灌电路：
. ?. I: Y' ]5 t 该电路  二极管选型要 选取电源 额定输出电流的（5-10）倍 并且可以加 散热片。

gautufwstr464015981733.png

6 |7 d" P: g$ @2.双MOS组成的防倒灌电路
电路分析：
正常情况下（无电流倒灌）  ON/OFF接口可以进行IO口控制也可以直接通过VIN控制，
- ?  q) _  ^# l! n6 Z所以这次就以 VIN的有无 来控制  VIN输入电压到三极管，三极管导通（基极电压大于发射极），由于三极管下连的是地，所以 PMOS管的栅极电压为0， Vgs=-Vin 所以导通 所以 两个PMOS管导通。

npseumix44q64015981833.png

9 \1 N9 A/ ^8 `% X$ S当输入电压突然没有的时候， Vin没有 所以 三极管Vb=0  Vbe
" l, h; D# m+ I; w9 s6 `

asy22elj02o64015981933.png

4qss21jh1w564015982033.png

- z- }. O& F! A5 E' a& ]3 \. A( G
; u% @4 z5 ?0 }, {1 n
/ }, ]" K* z% B4 D

y4o4q5rigxt64015982133.png

3.双MOS组成电源自动切换电路（前提 VCC>电池电压）
Bat Charge 为电池电压
# l7 P' j& S( Z1 t5 N( L- ~& X' |VCC为系统电压
当只用电池电压供电时：
MOS管Q9 栅极g为0V  源极S Vs=V电池 Vgs=-V电池 PMOS导通 Q9导通了 Q10也导通了 ，然后给到 单片机VCC_mcu。
只有VCC时：
通过LDO Vout 通过二极管给到MCU进行供电   Q9和Q10的G都是Vout的电压 所以不导通。VCC_MCU=Vout-二极管的压降关注@电路一点通
4 n. l; a, `7 @% v6 c当VCC和电池同时供电时：
Q9栅极电压为VCC  对于MOS管 Vgs=Vout-V电池  所以MOS管不导通， Q10 g极 Vg=Vout  Vs=Vout-V二极管   Vgs>0 所以也截止 。
5 S4 Z. J& n1 ^4 v. s; l

wz1i02t5hsv64015982233.png

/ t% ~! u' L  p7 ~4 u4.双三极管镜像电路防倒灌
Vin 经过三极管 由于是PNP三极管  Vb连接地=0V Ve=Vin 所以三极管Q6导通  导通之后就会有管压降 所以 Vb的电压=Vin-0.6V   Q7 Ve=Vout-0.6V 需要满足 Ve>Vb 三极管Q7才会导通 但Vout会大于Vin  所以会是截止的。
% [# X% D8 N3 t. l$ M正常工作时 Q5 Q6导通 Q7不导通 ， 当出现倒灌时 Q5 Q6不导通 Q7导通  
! p  k" }$ x$ I: s1 d  O6 S

b53tkzk3zor64015982333.png

过流保护
ESP：静电放电(一般在芯片内部电路)
ESD相关概念及模型

( K7 i4 w  E( p! F) I3 ?. t

0qctgufzd0f64015982434.png

/ R$ }7 J' U0 O# y# W
% U) }, X1 C" I6 P2 J人体放电：人体带的电荷  然后触碰芯片管脚， 芯片其他管脚正好有个接了地 产生电流 损坏芯片
4 |! O& W& q2 F/ L9 e机器放电模式：机器触碰芯片的时候，  带电金属体 触碰芯片
元件充电：芯片可能在搬运啥的过程中  本身 被充电了 当夹具夹住的时候可能就通过夹具释放出来了

fq3f33tp13q64015982534.png

7 [) ?6 O8 u# s7 {7 s3 ]5 \  s
3 m- @4 z% x  y: eESD保护概念
0 |4 _- b& Z0 ?) a9 O3 W在芯片内部 提供ESD的电流路径 以免ESD放电的时候 静电电流流入芯片内部对芯片造成伤害 从而保护电路
下图 PAD可以当做芯片引脚 如果没加保护电路， 以人体放电为例，手碰到了 PAD1 PAD2接地 电流直接沿着紫色虚线的方向走从PAD1到PAD2，直接烧毁芯片。
蓝色的这些都是ESD保护 这些电路能在发生ESD的时候 能瞬间导通 把电流引导出去 且是可逆的 不会被静电所损伤
0 Z9 W7 v5 `4 z" I3 b* m

ggihog3ateb64015982634.png

ESD保护示例
$ y& t/ J% k9 |, T0 [
3 H5 `7 L: R, ^! d利用二极管（齐纳二极管）的正向导通和反向击穿特性可实现最基础的ESD保护电路
# B- p$ ~# M1 `  N* T/ ^如果来了ESD PAD1和PAD3形成回路


! z% A7 X' N9 c/ p' G! H! o


声明：
/ @7 I% \) V9 y5 s声明：文章来源网络。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立，推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有，如有侵权，联系删除。投稿/招聘/推广/宣传/技术咨询 请加微信：woniu26a推荐阅读▼
6 @6 x' h+ C, p/ m6 b. g电路设计-电路分析
emc相关文章
电子元器件
; D1 F/ r; C1 \2 {后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。