二極管型防反接保護電路要如何設(shè)計

通常情況下直流電源輸入防反接保護電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺崿F(xiàn)防反接保護。如下圖1示：

圖1. 二極管型防反接保護電路

這種接法簡單可靠，但當輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。以汽車HID安定器為例，安定器的輸入電流額定值達到8A,如選用Onsemi的快速恢復二極管 MUR3020PT，額定管壓降為1V，那么功耗至少也要達到：Pd＝8A×1V＝8W，

這樣會對安定器的效率和散熱有很大影響，沒有實際意義。

實際應用中二極管防反接電路一般采用圖2的接法，這種防反接電路的優(yōu)點是電路簡單，成本較低，無損耗，但電源反接后二極管導通會燒保險，反接后需要跟換保險管，通常在車載電臺電路中有采用，前提是設(shè)備中一定要配有熔斷器。

圖2.二極管型防反接保護電路應用（二）

MOS管型防反接保護電路

因此本安定器是利用了MOS管的開關(guān)特性，控制電路的導通和斷開來設(shè)計防反接保護電路，由于功率MOS管的內(nèi)阻很小，現(xiàn)在HOMSEMI MOSFET Rds（on）已經(jīng)能夠做到毫歐級，解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。具體電路如圖3示。

圖3. MOS管型防反接保護電路

MOS管通過S管腳和D管腳串接于電源和負載之間，電阻Rg為MOS管提供電壓偏置，利用MOS管的開關(guān)特性控制電路的導通和斷開，從而防止電源反接給負載帶來損壞。實際使用HOMSEMI 的HS50N06功率MOS管的Rds（on）只有20mΩ實際損耗很小，根本不用外加散熱片。解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

圖4.MOS管型防反接保護電路在HID氙燈電源（通常叫安定器）中的實際應用

MOS管的G管腳通過Rg2接MOS管的D管腳，并通過Rg1接電源端。兩個電阻為MOS管提供電壓偏置可以起到分壓，使到達柵極電壓降低，到達安全電壓。增加輸入回路軛流電感L和EMC吸收電容是防止從變壓器返回的紋波電流過大，干擾防反接管HS50N06的工作狀態(tài)和汽車總線的干擾。我們通過反復試驗證明，Rg2下拉電阻比較重要。正常工作時，開關(guān)管DC/DC的紋波達到30-50V左右。如果Q1柵極有下拉電阻，可以起到分壓，使到達柵極電壓降低，到達安全電壓。

本文主要針對汽車總線對HID安定器的直流供電部分進行防反接保護及熱插拔電路的設(shè)計，該設(shè)計既滿足了電源系統(tǒng)可靠性和可維護性等方面的要求，同時成本也很低。本文所設(shè)計的電路已經(jīng)在本公司實際系統(tǒng)中大量使用，其實用性和穩(wěn)定性已經(jīng)通過系統(tǒng)驗證。

在汽車上，往往一條線束包裹著十幾支甚至幾十支電線，密密麻麻令人難以分清它們的走向，加上電是看不見摸不著，因此汽車電路對于許多人來說，是很復雜的東西。這樣，在電路上電或帶電插拔安定器時，一般會產(chǎn)生很大的啟動電流和電壓波動，這些現(xiàn)象將影響設(shè)備的正常工作，甚至導致整個系統(tǒng)的損害。同樣當12(24)V直流輸入電源異常而發(fā)生正負反接的情況，為防止安定器損壞，通常要求安定器帶有防反接保護電路。

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