直流電源輸入防反接保護電路總結

2020-12-05 單片機嵌入式愛好者

我們在設計一些終端設備時，比如一些電池供電的設備，工控類的一些現場終端設備等，這些設備在設計時都會有一個供電接口，對於這些需要直流供電的設備，我們在設計時一定需要考慮到其電源接反的情況，否則一但接反，有可能導致終端設備內部電路燒壞。對此我們需要設計防反接保護電路，這裡就主要講解下通過二極體防反接保護電路和MOS管防反接保護電路。

二極體防反接保護

常用二極體防反接保護電路設計主要有三種：二極體串聯型、二極體並聯型、整流橋型。

二極體串聯型防反接保護電路

普通二極體防反接保護電路

如上圖，通過電路中串聯一個二極體，來防止電路電源反接。如果電源供電反向接入，二極體反向截止不導通。從而起到保護電路的作用。

但是此電路有關缺點就是，二極體佔用一定壓降，如果電路中電流過大會導致二極體耗電過多，導致二極體發熱量大。如果電路中電流有1A，二極體壓降為0.7V，那麼這個二極體在電路中就消耗0.7W的功耗。當然可以選用低壓降的二極體，比如肖特基二極體，可以減少一部分壓降，但是這個問題並沒有根本解決，隨著負載電路電流的增加，二極體消耗的功率也就越多。

肖特基二極體防反接保護電路

二極體並聯型防反接保護電路

二極體並聯型防反接保護電路

如上圖，通過在電路中併入二極體和串入一個自恢復保險來實現電路的防反接保護功能。如果輸入電源正負接反，那麼二極體導通，與自恢復保險絲構成迴路，由於二極體導通，使得Vin被二極體鉗位在0.7V，這樣後級迴路因為0.7V電壓太小，而無法實現供電。另一方面這個迴路就會形成很大的電流，從而使自恢復保險絲動作斷開電路。此電路的缺點就是需要一個自恢復保險絲，增加了電路成本。

整流橋型防反接保護電路

整流橋型防反接保護電路

如上圖，電路中接入整流橋，這樣輸入電路不管怎麼接，都不會引起後級電路電源接反。此電路的缺點就是需要消耗1.4V左右的二極體壓降。如果電路中電流過大，那麼整流橋也會消耗過多的功率，導致其發熱。功率消耗過大。

MOS管防反接保護

Nmos防反接保護

上圖中是通過Nmos接入電路中實現防反接的功能。其中，

電源電壓接入正確時，由於MOS管中的寄生二極體的存在，從而使得MOS管的Vgs電壓為輸入電壓減去寄生二極體壓降電壓0.7V，這個電壓是大於MOS開關導通的閾值電壓，從而使MOS管導通，導通後相當於寄生二極體被MOS管導通短路，從而可以通過更大的電流。

當電源電壓接反時，NMOS不導通，MOS管是截止的。從而保護後級電路的安全，圖中的R5和LED2為，如果電源接入反向電壓，那麼LED2指示電源接反。R6和D6是為了確保電源接入正確時，更好的保證MOS管導通，如果省去穩壓二極體D6，則有可能由於輸入電壓過高導致超過MOS管的Vgs最大值，從而容易使MOS管損耗。加入穩壓管也是更好的保護MOS管。

Pmos防反接保護

上圖中是通過調節電阻R2和R3的分壓來開啟NMOS實現電路的防反接保護。這樣可以根據實際輸入電壓的多少，通過分壓電阻調節NMOS開關開啟電壓。當電源接反時，指示燈亮，二極體D1將其分壓點的電壓鉗位在0.7V,從而使得NMOS不導通，後級電路斷開。

同樣的思路也可以使用Pmos實現電路的防反接保護功能。電路如上圖，這裡保護過程和NMOS管差不多，這裡就不再做詳細介紹，不清楚的朋友可以一起討論交流。

繼電器防反接保護

下面在給出一張通過繼電器保護反接電路。

從上圖中可以看出，只有電源正向接入時繼電器線圈得電，繼電器吸合，後級電路才會得電開始工作。

那麼你們還有其他的防反擊保護電路嗎？歡迎一起討論。

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