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        经典电源保护电子电路设计精华盘点

        时间:2018-11-03 13:02:09来源: 作者: 点击:
        在电源电子电路设计中存在一些不稳定因素而设计用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路比如有过流保护过压保护过热保护空载保护短路保护等锂电池保护电路
        在电源电子电路设计中存在一些不稳定因素而设计用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路比如有过流保护过压保护过热保护空载保护短路保护等锂电池保护电路由两个场效应管和专用保护集成块S8232组成过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路由保护IC监视电池电压并进行控制当电池电压上升至4.2V?#20445;?#36807;充电保护管FET2截止停止充电
        电容在中低频或直流情况下就是一个储能组件只表现为一个电容的特性但在高频情况下它就不仅仅是个电容了它有一个理想电容的特性有漏电流(在高频等效电路上表现为R)有引线电感还在导致电压脉冲波动情况?#36335;?#28909;的ESR(等效串联电阻)

        从这个图上分析能帮我们设计师得出很多有益的设计思路第一按照常规思路1/2fc是电容的容抗应该是频率越高容抗越小滤波效果越好即越高频的杂波越容易被泄放掉但?#29575;?#24182;非如此因为引线电感的存在一支电容仅仅在其1/2fc=2f L等式成立的时候才是整体阻抗最小的时候滤波效果才最好频率高了低了都会滤波效果下降由此就可以分析出结论为什么在IC的VCC端都会加两支电 容一支电解?#27169;?#19968;支瓷片?#27169;?#24182;且容值一般相差100倍以上多一点就是两支不同的电容的谐振频率点岔开了一段距离既利于对稍高频的滤波也利于?#36234;?#20302;频的滤波
        防反接保护电路
        通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护如下图1示这种接法简单可靠但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的以输入电流额定值达到2A如选用Onsemi的快速恢复二极管 MUR3020PT额定管压降为0.7V那么功耗至少也要达到Pd=2A0.7V=1.4W这样效率?#20572;?#21457;热量大要?#30001;?#28909;器另外还可以用二极管桥对输入做整流这样电路就永远有正确的极性(图2)这些方案的缺点是二极管上的压降会消耗能量输入电流为2A?#20445;?#22270;1中的电路功耗为1.4W图2中电路的功耗为2.8W

        图1 一只串联二极管保护?#20302;?#19981;受反向极性影响二极管有0.7V的压降


        图2 是一个桥式整流器不论什么极性都可以正常工作但是有两个二极管导通功耗是图1的两倍


        利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路由于功率MOS管的内阻很小解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题
        MOS管型防反接保护电路
        图3利用了MOS管的开关特性控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路由于功率MOS管的内阻很小现在 MOSFET Rds(on)已经能够做到毫欧级解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接保护用场效应管为PMOS场效应管或NMOS场效应管若为PMOS其栅极和源极?#30452;?#36830;接被保护电路的接地端和电源端其漏极连接被保护电路中PMOS元件的衬底若是NMOS其栅极和源极?#30452;?#36830;接被保护电路的电源端和接地端其漏极连接被保护电路中NMOS元件的衬底一旦被保护电路的电源极性反接保护用场效应管会形成断路防止电流烧毁电路中的场效应管元件保护整体电路具体N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示

        N沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间电阻R1为MOS管提供电压偏置利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开从而防止电源反接给负载带来损坏正接时候R1提供VGS电压MOS饱和导通反接的时候MOS不能导通所以起到防反接作用功率MOS管的 Rds(on)只有20m?#23548;?#25439;耗很小2A的电流功耗为(22)0.02=0.08W根本不用外?#30001;?#28909;片解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题
        小结本文着重介绍了电源中保护电路设计过程利用场效应管的导通电阻作为检测电阻监视它的电压降当电压降超过设定值时就停止放电在一般的情况下电路中一般还加有延时电路以区分浪涌电流和短路电流总得来说电路功能比较完善值得仔细品读

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