电源接反了烧电路怎么办？电源防反接技术讨论

电子产品要正常工做，就离不开电源。像手机、智能手环这种消费类电子，其充电接口都是标准的接插件，不存在接线的状况，更不会存在电源接反的状况。可是，在工业、自动化应用中，有不少产品是须要手动接线的，即便操做人员作事情再认真，也不免会出错。若是把电源线接反了，可能会致使产品被烧掉。

 

图1 - 手工接线

那若是在设计产品的时候，就考虑了电源防接反而设计了防接反电路是否是会方便不少呢？今天就来讨论一下如何实现电源防接反，电源防接反的电路有哪些。

1.使用二极管防止电源接反

二极管就有单向导电的特性，在二极管的两端加上合适的正向电压后，二极管导通；而若是加上反向电压后，二极管截止。利用二极管的这个特性能够实现电源的防接反电路，将二极管正向串联在电路中便可。使用二极管搭建的电源防接反电路如图2所示。

 

图2- 二极管防反接电路

二极管防反接电路分析

将二极管正向串联在电路中，若是电源接线正确的话，PN节正偏使二极管导通，负载得电工做，二极管产生(0.7-3)V的电压降。若是二极管反接的话，PN节处于反偏状态，电阻很是大，电路不通，从而保护了负载的安全。

电路仿真

电路仿真如图3所示，左图电源的接线是正确的，负载LED被点亮；右图电源的接线反了，负载LED不工做。因而可知二极管能够实现电源防反接功能，电源接反后，电路不通，负载不工做，而不会把负载烧坏。

 

图3 - 电路仿真

二极管防反接电路的优缺点分析

该电路的优势很明显，电路简单，实用性较强，关键成本很低。可是却存在几个缺点，以下：

缺点一，二极管具备正向电压降，压降范围为(0.7-3)V，对于低电压而言可能不适用，分压后可能致使负载电压不够。

缺点二，二极管的耐压很高，可是过电流能力有限，例如4007二极管的最大正向连续电流约为1A。

MOS管是一种压控型的半导体器件，应用普遍，能够分为P-MOS和N-MOS，具备三个电极，分别为栅极G、漏极D和源极S。可使用该器件来实现电源的防反接，使用P-MOS实现防反接的电路示意图如图4所示。

 

图4 - PMOS防反接电路

P-MOS防反接电路分析

P-MOS的导通条件时栅极和源极之间的电压VGS<0时导通，不然截止，利用P-MOS防电源反接时，P-MOS接在高侧，即靠近电源正极一侧。

当电源接线正确时，假设电源电压为U，栅极S为低电平，因为寄生二极管的缘由，使得源极S的电位为U-0.7，因此VGS<0,P-MOS管导通，从而使负载得电，电路正常工做。

当电源反接时，栅极S为高电平，VGS>0，因此P-MOS不导通，电路不工做。

P-MOS防反接电路仿真

仿真电路图如图5所示。左图是电源接线正确的电路图，发光二极管被点亮；右图是电源接线错误的电路图，发光二极管不工做。

 

图5- PMOS仿真电路

P-MOS防反接注意事项/优缺点

P-MOS要接在电源的正极一侧，而且要将寄生二极管正向串联在电路中，其工做原理正是利用了二极管的单向导电特性，这个应用要和P-MOS的开关应用区分开。

其优势就是导通压降小，由于MOS管的导通内阻很是小，因此压降很是小。

3.使用N-MOS防止电源接反

N-MOS防电源反接的电路和P-MOS的工做原理是同样的，只不过N-MOS须要接在电源负极一侧，即低端。N-MOS防反接的电路示意图如图6所示。

 

图6- NMOS实现电源防反接电路

N-MOS防反接电路分析

N-MOS的导通条件时栅极和源极之间的电压VGS>0时导通，不然截止，利用N-MOS防电源反接时，N-MOS接在低侧，即靠近电源负极一侧。

当电源接线正确时，假设电源电压为U，栅极S为高电平U，因为寄生二极管的缘由，使得源极S的电位为0.7，因此VGS>0,N-MOS管导通，从而使负载得电，电路正常工做。

当电源反接时，栅极S为低电平，VGS=0，因此N-MOS不导通，电路不工做。

N-MOS防反接电路仿真

N-MOS仿真电路图如图7所示。左图是接线正确的电路图，右图是接线错误的电路图。接线正确时负载工做，接线错误时电路不通。

 

图7 - NMOS仿真电路

N-MOS防反接注意事项/优缺点

NMOS须要接在电源的低侧，即靠近负极的一侧，其防止反接的原理与P-MOS防反接原理一致，寄生二极管也是正向串联在电路中，NMOS导通后将寄生二极管短路掉。

其优势，由于MOS管的导通电阻很是小，只有几个mΩ，因此压降很是小。与P-MOS相比，同系列N-MOS的内阻更小。

4.使用整流桥实现电源接线的无极性

除了防反接以外，还可使用整流桥实现电源的无极性，即电源正接、反接均可以，电路均可以正常工做。

整流桥是由四个二极管所构成的电路，常常用在交流转直流的整流电路中，在交流的每一个周期有两个二极管同时导通而另外两个二极管截止，依次轮换。

整流桥仿真电路

整流桥所实现的仿真电路如图8所示。从图8能够看出，无论电源正接仍是反接，负载LED都能发光，因此整流桥实现了电源的无极性。

 

图8 - 整流桥仿真电路

整流桥防反接电路分析

四个二极管组成了整流桥，在不一样极性下，只有两个二极管导通工做，另外两个处于截止状态，图8也画出了不一样电源接法下，电流的方向，从图中能够看出，只有对桥臂的两个二极管导通，而另外两个二极管截止。这也是整流电路的原理。

整流桥防反接电路优缺点分析

该电路再也不对电源的极性有要求，实现了电源的任意接法，这时最大的优势。但缺点是，由于二极管的正向压降，不适用于低电压的电路，并且过电流能力较差。

电源防反接技术总结

上边介绍的几种方案都跟二极管有关系，都是利用了二极管的单向导电特性，可是受限于二极管的正向电流和正向导通压降，不适用于大电流应用和电压较低的应用。

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