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[转载] 电池装反,电路烧毁……面对反向电流「突袭」,你该怎么办?
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 楼主 | 发布于 2019-07-28 | 只看楼主
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设计电路时,有时候会发现电路板上的芯片突然有微微烧焦的气味,这有可能是反向电流的恶作剧。特别是设计便携式的电子产品,如果一不小心,电池的反向连接对便携式产品可以是致命的,会有损坏电路或电池本身的危险。

下图就是由于反向电流通过元器件,导致电路板上的元器件烧毁。

因此,为了防止反向电流的突袭,除了可以使用机械式保护来确保电池的正确极性的连接外,反向电流保护的电路设计也不容忽视喔。在电路设计方面,我们可利用以下3种常见的方法来可以防止反向电流 -二极管MOS管负载开关

二极管

利用二极管是最简单且最便宜的反向电流保护方法,常见例子是使用二极管与电池串联连接一起。在选择二极管时, 以下一些参数需要特别留意:

  • 最高反向工作电压

加在二极管两端的反向工作电压高到一定值时,管子将会击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压。例如,1N4001二极管反向耐压为50V,1N4007的反向耐压为1000V。因此,使用时应避免二极管外加的反向工作电压过高。

  • 反向电流

反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。

反向电流与温度密切相关,大约温度每升高10℃,反向电流有可能增大一倍。硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定。

  • 反向恢复时间

从正向电压变成反向电压时,电流一般不能瞬时截止,要延迟一点点时间,这个时间就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。

在Digi-Key网站,可以根据不同二极管类型及设计参数的要求,筛选合适的二极管。

但是使用二极管也有缺点,就是输入大电流的情况下对功耗影响会非常大。例如流通的电流额定值达到2A时,对于大部份常用的二极管来说,它们的正向压降将Vcc的限制在0.6V-0.8V。那么功耗(Pd)至少也要达到:

这样大大增加了系统总体的功耗,效率也会降低。

因此有些设计人员宁愿选择肖特基二极管以减少正向压降,但需要注意的是:它们较昂贵,而且会有较多的反向电流泄漏的问题。

MOS管 (MOSFET)

由于MOS管的内阻很小,一些MOS管的 Rds(on)已经能够做到毫欧级,可以解决了基于二极管的反向电流保护方案中存在的压降和功耗过大的问题。

如下所示,利用2个MOS管背靠背地连接是一个不错的解决方案。当2个MOS管关闭,它们可以阻断两个方向电流的流通。与二极管的解决方案相比,MOS管可以支持更低的电源压降供应给负载。但是,如果要实现这种方案,需要多个元器件配合,使得电路会在电路板上占用更多的空间。

负载开关

与MOS管一样,负载开关可在关闭时阻止两个方向上的电流(如下图设计)。

TITPS22963C负载开关,是一个小型集成封装,其拥有一些基本功能:输入电压、输出电压、开关和接地。这样的设计,大大减少了电路在电路板上占用的空间和BOM数量。

利用TPS22963C可以保护电路免被反向电流侵袭。当ON引脚关掉器件,并且VOUT被强制为外部电压输出后,只有非常少量的电流将从VOUT流向VIN

本文总结

拒绝反向电流损害,可以使用以下三种方法,大家可以根据自己的需要进行选择

  • 二极管
  • MOS管
  • 负载开关
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回复于 2019-07-28 沙发

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