为防止电源使用者有意无意将输入引线接错导致电源烧坏,一般的DC电源会在其输入端加防反接电路,常见方式为串联二极管(串1只或者2对管组成整流桥)或者并联二极管(反接时短路使大电流流经保险丝,最终使保险丝熔断开路),这种保护方式简单粗暴,成本低,适用在小电流电路中。
原理图放在下图中。
但是这种电路放在大电流电路中并不适用,首先咱们计算下功耗,拿流过10A回路电流举例,咱们选择20A/100V的肖特基二极管和20A/100V的MOSFET作比较:1.查规格书(Diode规格书链接)中If vs Vf表格可知,Vf=0.72V@10A,所以二极管上功率P=Vf*If=7.2W;2.查规格书(MOS规格书链接)中Id vs Rds表格可知,Rds=0.03Ω@10A,所以MOSFET上功率P=If*If*Rds=3W。两者功耗差别还是比较大的,因此在大电流电路中使用MOSFET设计防反接电路更加适宜。
使用MOSFET设计防反接电路的优劣势也比较明显,优势:导通时回路电流流经DS,阻抗相当于MOSFET的Rds(on),一般MOS的Rds都比较小,所以MOSFET的功耗很小,发热量也较小,这样就可以用较小的散热器,有利于实现产品小型化;劣势:如果用户将输入端正负极接反时,整个系统将不会工作。本人觉得使用的时候应该具体情况具体分析,适合自己的才是最好的。
下面将介绍防反接电路架构,注意以下电路中MOSFET的接法,D接输入端负极,S接后级负载端负极,工作原理:1.输入端正接时(上正下负),由于MOSFET存在体二极管,所以上电初始阶段S端被拉低,R1和R2分压,其中R2上分得的电压为MOSFET提供偏置使其DS导通,此后DS就像开关一样被打开,维持稳定工作;2.输入端反接时(上负下正),DS不通,无法构成回路,所以整个系统无法工作。
仿真结果(仿真使用IRFP250模型):
输入正接:
输入反接:
错误接法如下图,反接时起不到保护作用:
MOSFET有两种接法,PMOS和NMOS,考虑到采购因素,我习惯性用NMOS多一些。同时也附上PMOS接法:
延伸电路:MOSFET在同步整流中的应用,可以把变压器输出绕组看成为电压源,和上述防反接电路是同样的原理,控制芯片:OB2007MP(附规格书)
其余常用同步整流电路: