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用便携式电子产品主要由电池供电,为延长电池寿命,通常也设置外接电源供电插座。由于外接电源插头的正、负极位置设计上并不统一,若随便借用一个电源电压正确而电源极性不对的插头式电源,则有可能损坏电路。另外,如果用户装电池时将电池极性装反,也会造成电路中的IC损坏。
为防止电源极性接反而损坏电路,可在电路之前串接一个二极管来保护,如上图所示。若电源极性接反,二极管反向截止起到保护作用。硅二极管的正向压降VF=0.65V~1V(由流过二极管的电源大小而定);肖特基二极管的VF=0.3V~0.6V。若采用中图方案作电源极性接反保护,则无论电源的极性如何都能保证电路正常工作,但二极管上的压降要比上图大一倍。这种电路仅适用于高电压电源的场合。
本文介绍用双N管MOSFET组成的电源极性接反保护电路,其性能要比上图、中图方案好得多。保护电路如下图所示。其工作原理如下:当电源极性正确时,N沟道MOSFET中的二极管先给电路构成通路,即电源正极经负截、二极管后到负极。此时,MOSFET的源极S对地约0.7V,而栅极G对地为VCC,所以VGS近似等于Vcc-0.
7V,只要Vcc≥3V,MOSFET即可导通。实际通电后,MOSFET马上导通,电流是经过MOSFET,而不是经过二极管的。MOSFET导通后由于VSD远小于二极管正向压降,故电源利用率比二极管好得多。这一点可经下面的实验证实。在电源极性接反时,VGS-O.MOSFET截止,二极管反偏,电路得以保护。