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二極管型防反接保護(hù)電路怎么設(shè)計(jì)
  • 發(fā)布時(shí)間:2020-11-30 15:45:39
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二極管型防反接保護(hù)電路怎么設(shè)計(jì)
通常情況下直流電源輸入防反接保護(hù)電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)防反接保護(hù)。如下圖1示:
二極管防反接保護(hù)電路
圖1. 二極管型防反接保護(hù)電路
這種接法簡(jiǎn)單可靠,但當(dāng)輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。以汽車HID安定器為例,安定器的輸入電流額定值達(dá)到8A,如選用Onsemi的快速恢復(fù)二極管 MUR3020PT,額定管壓降為1V,那么功耗至少也要達(dá)到:Pd=8A×1V=8W,
這樣會(huì)對(duì)安定器的效率和散熱有很大影響,沒(méi)有實(shí)際意義。
實(shí)際應(yīng)用中二極管防反接電路一般采用圖2的接法,這種防反接電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,成本較低,無(wú)損耗,但電源反接后二極管導(dǎo)通會(huì)燒保險(xiǎn),反接后需要跟換保險(xiǎn)管,通常在車載電臺(tái)電路中有采用,前提是設(shè)備中一定要配有熔斷器。
二極管防反接保護(hù)電路
圖2.二極管型防反接保護(hù)電路應(yīng)用(二)
MOS管型防反接保護(hù)電路
因此本安定器是利用了MOS管的開(kāi)關(guān)特性,控制電路的導(dǎo)通和斷開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)防反接保護(hù)電路,由于功率MOS管的內(nèi)阻很小,現(xiàn)在HOMSEMI MOSFET Rds(on)已經(jīng)能夠做到毫歐級(jí),解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過(guò)大的問(wèn)題。具體電路如圖3示。
二極管防反接保護(hù)電路
圖3. MOS管型防反接保護(hù)電路
MOS管通過(guò)S管腳和D管腳串接于電源和負(fù)載之間,電阻Rg為MOS管提供電壓偏置,利用MOS管的開(kāi)關(guān)特性控制電路的導(dǎo)通和斷開(kāi),從而防止電源反接給負(fù)載帶來(lái)?yè)p壞。實(shí)際使用HOMSEMI 的HS50N06功率MOS管的Rds(on)只有20mΩ實(shí)際損耗很小,根本不用外加散熱片。解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過(guò)大的問(wèn)題。
二極管防反接保護(hù)電路
圖4.MOS管型防反接保護(hù)電路在HID氙燈電源(通常叫安定器)中的實(shí)際應(yīng)用
MOS管的G管腳通過(guò)Rg2接MOS管的D管腳,并通過(guò)Rg1接電源端。兩個(gè)電阻為MOS管提供電壓偏置可以起到分壓,使到達(dá)柵極電壓降低,到達(dá)安全電壓。增加輸入回路軛流電感L和EMC吸收電容是防止從變壓器返回的紋波電流過(guò)大,干擾防反接管HS50N06的工作狀態(tài)和汽車總線的干擾。我們通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明,Rg2下拉電阻比較重要。正常工作時(shí),開(kāi)關(guān)管DC/DC的紋波達(dá)到30-50V左右。如果Q1柵極有下拉電阻,可以起到分壓,使到達(dá)柵極電壓降低,到達(dá)安全電壓。
本文主要針對(duì)汽車總線對(duì)HID安定器的直流供電部分進(jìn)行防反接保護(hù)及熱插拔電路的設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)既滿足了電源系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性等方面的要求,同時(shí)成本也很低。本文所設(shè)計(jì)的電路已經(jīng)在本公司實(shí)際系統(tǒng)中大量使用,其實(shí)用性和穩(wěn)定性已經(jīng)通過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證。
在汽車上,往往一條線束包裹著十幾支甚至幾十支電線,密密麻麻令人難以分清它們的走向,加上電是看不見(jiàn)摸不著,因此汽車電路對(duì)于許多人來(lái)說(shuō),是很復(fù)雜的東西。這樣,在電路上電或帶電插拔安定器時(shí),一般會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流和電壓波動(dòng),這些現(xiàn)象將影響設(shè)備的正常工作,甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的損害。同樣當(dāng)12(24)V直流輸入電源異常而發(fā)生正負(fù)反接的情況,為防止安定器損壞,通常要求安定器帶有防反接保護(hù)電路。
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