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[电子] 4个常用的单片机防反接电路

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发表于 2008-1-23 | |阅读模式
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4个常用的单片机防反接电路4 R+ w. B0 o2 W- l% e- m  l

' ?$ R: B, z" x! t$ L7 w/ S$ f4 F6 g对于一些平常日用的产品,往往在进行设计时就会考虑“防反接”这个问题,客户只是简单的利用插头进行电源的连接,所以一般采用反插错接头(这是一种简单、低价而有效的方法)。. C6 Q1 w1 D6 p. S# {# e, m
7 @# d: \8 S2 x. X6 G' l
( ]& J6 C8 U* I

. [, d4 v* G7 ]8 t+ o% x但是,对于产品处于工厂生产阶段,可能就不便采用这种方法了。因为这可能会由于生产人员的疏忽而造成反接,从而带来损失。所以,给电路增加防反接电路,有时候还是非常必要的,尽管增加了成本。2 _$ w! I6 i+ [

, T. G  x8 Z8 X' w; s2 `) o% E* e' w; S# q, B" `; `* d- I  C% v
0 `9 x! e* C. k! J) v: X5 `
下面,我们就来简单说说常用的防反接电路。
$ J  W' P% I/ t) g
1 Y' I% z$ s+ F, {; C1 ?! C0 m5 g1 x( \  u) `! W' W

; v4 Y% I" ~$ k& e$ e1、最简单的在电路中串入一只二极管2 h( c9 g8 W! C0 u! H) v1 [+ p) E  K3 o
# r. _6 U1 t$ @' D/ H: m; H, n3 n
3 k$ P% K/ A8 D2 f$ `4 ?

6 e  c: y5 g3 j* {: k- p& i, V 640 (5).png
( g! F9 V$ }4 E  p' Y
. X7 B* z7 n/ Q$ b+ Q
' {4 o* _& k5 p6 U2 i+ P% ^2 q3 e* A; ?& p
优点:电路简单,成本较低,适用于小电流,且对成本要求比较严的产品。2 a1 l1 Y* Q8 ~; E8 f4 a8 |( _( x+ P

* K1 W# {% {" U4 a; q& Q$ t! ^" f) V: t
; _5 b' w; X! S3 t# [( b2 W- L3 C4 e0 I! w
缺点:由于二极管的PN结在导通时,存在一个压降,一般在0.7V以下。这个压降就导致这种电路不适合应用在电流较大的电路中,如果电路有10A的电流,那么二极管的功耗就是0.7*10=7W,发热量还是很可观的。在结构紧凑空间有限的产品中,对产品的稳定性或人的使用感受上影响还是比较大的。/ A4 L2 y8 k' X6 [+ l- I% R( w

: \8 F! |( w7 s. e% J4 s' p- W  ]3 i$ u* k3 B3 t+ H% Y" F2 N3 }

& Y" B9 M2 H. `0 [6 k5 e' D$ k- m2、对于上面提到的二极管的压降问题,有没有办法克服呢?看下面的电路:
$ [- w9 S' W- L: u6 @
: D+ W8 ?4 e2 w8 n  V# V2 a1 N; w9 ?& Z
640 (6).png - u8 n# ~9 ]0 i: B* [
7 m% g% P8 x. A

( u9 f# Q; y: ^' V3 y: B* S% [
! q# F& e- w6 g6 V" Z上面的防反接电路采用了一个保险丝和一个反向并联的二极管,电源极性正确,电路正常工作时,由于负载的存在电流较小,二极管处于反向阻断状态,保险丝不会被熔断。* s$ Y. [: v* q3 b5 o0 O- B' p
8 }+ t! c. K, T' F, k6 \
$ ^0 o/ s9 P) n& N* a" O. B/ H% q
; w% N" U; ~9 y# f
当电源接反时,二极管导通,此时的电流比较大,就会将保险丝熔断,从而切断电源的供给,起到保护负载的作用。0 Q# {- ?$ v) j0 Q- f' E+ z/ n
* u& R* _; {7 x4 X+ U0 B
* ^" [, L  O, O2 |$ ]' v0 c" a6 Y

0 T- `* K( @# l/ F/ V优点:保险丝的压降很小,不存在发热问题,且成本不高。+ k; o  v; c( x' w3 y7 A. P$ Y- D

& {/ S$ i( r1 H  u9 ]$ ]! [; t/ B$ Y$ Y7 v/ \. Q: p+ w4 }
/ S0 X! h8 \& `7 Y/ v8 o- g6 V, a( |# k
缺点:一旦接反需要更换保险丝,操作比较麻烦。" ^( \% H# h$ _4 h3 r; y+ s
$ h: F3 x  L& S" J! z
/ p  D5 e* S) T# ^3 ]2 C
4 Q( E3 z/ r% L. R
3、正接反接都可正常工作的电路
6 ]0 O1 |- q: f( I5 {! a
# i: K( ~& J. T) Q: n7 v2 x8 ?% ^7 r
640 (7).png - F) ~+ A, {' E
5 v  R" n8 ?+ ?
- \1 ]: q7 N* y
4 A3 b) s! t" {$ _0 I4 r6 y
优点:输入端无论怎样接,电路都可以正常工作。
( w- }0 z3 L; C) E5 C' n
7 k; O3 L' q4 m
! T8 P% A& p. P3 D0 i. X+ r% i6 \: v% t6 ]% N( G& f( C4 g
缺点:存在两个二极管的压降,适用于小电流电路。
% d) M. x5 M% v1 u5 D& b3 J# ~+ v7 k; ?# H9 m

; b% a+ p1 a: L6 s+ l- w9 q2 O6 g" q4 Q) X' j: ?
4、N沟道增强型场效应管防反接电路, \; ^! V6 \/ ~/ ^

) X$ X0 M3 g, m& w, Q- o2 F5 T% W1 T: X$ m  W: }
7 P+ z2 @  Z( P4 L1 r0 z
由场效应管制作工艺决定了,场效应管的导通电阻比较小,是现在很常用的开关器件,特别是在大功率的场合。" @7 ~( U0 M2 V5 F+ m; n

- W) [6 H, X. ~) a# h- G, x* w4 \& ^0 u9 j3 L- v* a7 q
3 t: l) ^! H& [# ~( m
以TO-252封装的IRFR1205为例,其主要参数如下:
; y- U+ K" P8 C# c2 n, U4 a! T) W( N5 A, M' Y2 c
9 Q' Y" _0 p$ Z! D" T
9 q" W0 }3 |( z9 |' z% W
Vdss=55V
& Z# m8 g# G& Z+ H9 M. a8 L
3 j; K6 e8 R9 r; a; H" F0 y: M8 iId=44A
7 t! b$ _9 s! y  w! `0 c- P
2 o+ I' s  u/ [0 nRds=0.027Ω
5 I- W, I  ^2 e% R* o- Q) |/ z
8 [4 U( p4 M# ]( ~# f9 s- Q8 C) ~, L( W% S0 |
7 _$ }* x+ y4 i) T, M! ~% M
我们可以看到,其导通电阻只有27mΩ。  K9 m3 A" ^* Y2 x. @

" a- ]6 k' W  ^7 f$ D* {! t
$ R  @3 w3 o0 _: o; F8 J: T1 D+ X6 t! k
如下图所示,这是一个用N沟道场效应管构成的防反接电路:
, K4 y) c* ]" c7 a4 z. L
. B9 J- P* @! G. H' E  C+ F( y: L6 N) t. W7 p# E
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& R7 q+ T( @- J3 t" T' {& H+ I) i6 z$ n7 W7 l, @
5 {- h) V. e! @9 w5 e

  J! H' z6 _5 z# Q6 A' y这个电路的最大一个特点,就是场效应管的D极和S极的接法。通常我们在使用N沟道的增强型的MOS管时,一般是电流由D极进入而从S极流出。应用在这个电路中时,则正好相反。
- E5 ~5 B5 o7 ]1 j" A/ @/ a2 h% C" b! C0 i0 b# A( a

0 n+ P+ ]0 _& f6 l0 e! Y4 O4 K$ A" t/ \! Y: }4 m: C7 `
曾经在一个论坛中看到过这个电路,发布这个电路的楼主被众多网友痛批,说是DS之间存在一个二极管根本没法实现。楼主没有注明场效应管的管脚名称,由于存在一个应用场效应管的惯性思维,导致楼主蒙冤。1 K6 f% [" Y, T3 s! t) b8 R- y

: ~3 _! A: q% q. ]4 }9 B, e' x. I  Z9 I  J2 p
8 O$ _2 }7 O( s9 k' m4 b/ G
其实,场效应管只要在G和S极之间建立一个合适的电压就会完全导通。导通之后D和S之间就像是一个开关闭合了,电流是从D到S或S到D都一样的电阻。
; e. ~  f2 z0 t+ }: `' n" ]) L6 Q9 T9 F; c- H: C$ n
6 G1 d0 ~  u0 s0 t  a1 {+ u# P  o

8 o7 i$ _) k* ~, u  K5 S在电源极性正确时,电流起始时通过场效应管的稳压管导通,S极电压接近0V。! P& c7 K3 K0 o6 C
' f# `% P  @. y' a4 a  t8 o

- S$ j2 Y* J) J% b. B: ^
& ^: ]" ?" {5 ]( `3 w% E- ?. Q两个电阻分压后,为G提供电压,使场效应管导通,因为其导通阻值很小,就把场效应管内部的二极管给替代了。
" D6 V: m" K7 A8 @& R8 d
* p* v( n# w% N# y% b4 }1 m; N- x" l2 d$ O: K

3 p6 D$ \9 h& R2 n5 n2 J电源反接时,场效应管内的二极管未到击穿电压不导通。分压电阻无电流流过无法提供G极电压,也不导通,从而起到保护作用。3 O- e. v% L4 o0 g5 ]

' ?: G3 u* B% `$ ?' q6 p  Y0 N5 \$ m2 H

% r1 u: M+ u; L; e: f7 {对于电路中并联在分压电阻上的稳压二极管,因为场效应管的输入电阻是很高的,是一个压控型器件,G极电压要控制在20V内,过高的电压脉冲会导致G极的击穿,这个稳压二极管就是起一个保护场效应管防止击穿的作用。
5 u+ _- Y) S0 w. e2 h; v, t: e8 x& r" F

+ }6 m* D7 l& I3 k1 I- a  a
6 L* z" _: r2 ^2 T对于并联在分压电阻上的电容,有一个软启动的作用。在电流开始流过的瞬间,电容充电,G极的电压是逐步建立起来的。
9 D. b- n, e2 i1 A9 ~$ u! Q" P' K. N, a. ^' G: a

' O! k" o2 h8 ^, D9 b2 j! h& T) E9 _  `5 y! x+ f
对于并联在场效应管D与S之间的阻容串联电路,我感觉还是值得商榷的。阻容串联电路一般用作脉冲吸收或延时。用在这里要视负载的情况而定,加了或许反而不好。毕竟,这会导致在电源在反接的时候会有一个短暂的导通脉冲。& n5 U; K" G$ m6 [  d

+ s3 U" |) Q7 {: ?' X- C: W( u3 I* H4 ]2 i
& }, X+ ~0 A0 ?
当然,也可以用P沟道的场效应管,只是要将器件串在正极的输入端,这里不再描述。# f9 q# |: _2 F9 ]! c

" _. S; u& ^$ s8 V( A6 o3 S
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发表于 2008-1-24 |
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