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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1 F! B- u* ?1 Q5 M" \

$ e! E! i- T& \% F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)。6 l$ a$ Z  D' C5 S& S

6 d/ J" I1 t/ U- y
) K0 W: r) [; a3 W8 p- P  _+ s4 R1 m0 Z% [  v
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。
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  z  D1 i( l/ I# K4 Y% O
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1 }/ b6 z+ s+ S7 p& n下面,我们就来简单说说常用的防反接电路。$ W* ~2 E7 r- C8 Q& |

; W3 ?: H7 A/ N
0 N4 I7 \2 u2 j) `  R* P
7 \( R" m7 j: s! {8 N6 x6 D- p- H1 T1、最简单的在电路中串入一只二极管
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6 s8 Z- M8 B9 o' q8 c
0 f- e/ e& w  _6 {7 `. V- h5 j6 {3 G* R  r
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2 d! ?% x2 V: d  F

* v9 d7 B% K& s1 T; Y, S3 M6 o) W! t: K6 q
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。! k/ A, b1 L+ u/ x: v7 o
; A+ R+ N/ X! g9 S, E! }
9 I- D) A! H9 J. J! R) t

! W$ }1 r$ r! O0 r$ i! l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。& ]$ d7 ?5 {# w. R/ s# ^, m
! O4 J7 }1 z; d) w) N/ x
8 s: {6 U% Y9 d' p

3 n2 @2 `% ^4 |$ Y! ?8 m8 K7 ~2、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:
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3 ~; m! k3 Q( `' y7 ]- u4 F5 q% k8 m& p7 b
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9 H% q9 k5 a2 F+ [& |6 F
& z& g% S) V! o0 x( I9 U' U3 C6 l: ]% F1 T$ O

- p3 f; {0 r- W1 N, [6 E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。
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1 ~$ q" ~8 v' N/ T
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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。3 o& X/ g+ c) j" k- a1 x. b

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1 b5 C! i4 [* ~4 e) b+ H
优点:保险丝的压降很小,不存在发热问题,且成本不高。" @4 G) E2 m" M) n4 B

4 |( _+ E0 `/ S
, U6 H$ s; b1 h! O9 D/ V6 a4 A% `+ v& t5 M" A4 Q+ A
缺点:一旦接反需要更换保险丝,操作比较麻烦。& ]( T% f( s3 u% U

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* _# b+ b) u! d& |; O; p0 R3、正接反接都可正常工作的电路
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0 Y. D1 J# C3 {. O/ |4 `4 J" i0 F4 J 640 (7).png ' g3 a' L; E, Z6 u* K
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5 k+ x! h% S' \. K
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优点:输入端无论怎样接,电路都可以正常工作。1 p3 t5 @7 R4 `) u: s% I" I

+ Y* ?) T0 }2 D. M
& K8 h& w$ r4 t, B3 {( c$ ]& c
7 H' C% I5 S/ E5 |缺点:存在两个二极管的压降,适用于小电流电路。
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6 L1 R) U! ]  w7 }6 R8 e% @; z6 s3 D0 p1 K

; ^8 `9 a: h( s+ P4、N沟道增强型场效应管防反接电路" D  z2 S0 Y  P- e; K: h, m/ Y  v

/ w. h: u" O9 J4 t. v- o* J# w, Z; B

' f: x) M4 E$ A' }+ f" f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。
0 e: a8 k; C( Z" l" W( V% ^3 s+ `( P3 g
1 r9 t4 _% q4 l# {( b
! {& H  H1 Z, O4 z  M
以TO-252封装的IRFR1205为例,其主要参数如下:
6 ~2 ^* {# e8 j4 M6 J# J
' `+ ], `4 i# Z! r: c+ F* J/ l$ k' l  i) W. ]

& u, D* W2 L6 }' {Vdss=55V
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Id=44A  i% t, m6 k. I
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Rds=0.027Ω6 D+ _: Z) R: Q; J* n8 W

( [- D2 d4 e  @& G' [7 M8 ]: m) j1 M/ h1 @* w  c1 y( B

1 Q5 l; E5 K: H  j  H, ^9 w5 G7 `0 v我们可以看到,其导通电阻只有27mΩ。! x, J0 M& G& \5 H! u" h8 ~# V

2 E- J0 }; D/ Y) _) l5 T  |4 K3 a) p% w  g  T0 c
. p" p6 {. Q& C. x9 K8 }
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:0 x! R, F4 D' t5 T1 n1 @1 ~  Z

9 T7 S/ Z% V' r( M' `0 F9 h7 u$ n
  `" ?/ J5 k( u( `5 v 640 (8).png
/ J; R+ _$ X0 j% i2 W4 b! @8 c% \) D* G

" d# M/ Q  D# h$ ]& B  o# V" K" C6 u- E: Z
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。
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0 q% F6 r5 G) p, k5 v5 l
/ N5 S* i/ P- S( L6 v- j3 x6 X* C  {. @6 e1 t5 v3 J
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。
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* @5 K1 Y( F6 U* B$ w% g* w
2 h, N& G8 G" s/ C. m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。1 i: i2 p6 b6 Q: B; ^1 W7 {% K
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7 h! `8 ]3 ?0 v& A% k# Z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。
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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。( r6 \" k, W6 A' a
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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。
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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。; R& R$ \5 W2 P- ?/ h- R* L$ g3 }
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' v6 C$ e; D) k9 W' T9 P5 X+ s& d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。' P/ E% O) L" K$ C- w. H

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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。
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2 r: u, I0 q; d0 O! D5 w8 [. H- v5 _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。* v3 s+ J8 {1 w6 S5 W1 F4 g, W: S

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发表于 2008-1-24 |
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