防反接電路、防倒灌電路、過(guò)流保護(hù)和ESP相關(guān)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2024-08-26作者:admin點(diǎn)擊:627
防反接電路
常見(jiàn)的措施:
1.通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 讓接線端子 正確接入時(shí)能匹配上,不正確時(shí) 匹配不上
2.通過(guò)線的顏色做區(qū)分
3.通過(guò)電路的設(shè)計(jì)
防反接電路匯總:
典型電路類型:
1.二極管防反接(不常用)
二極管有 0.7的導(dǎo)通壓降 如果有大電流經(jīng)過(guò)的時(shí)候就會(huì)發(fā)熱 功率比較高。(一般選用 肖特基二極管導(dǎo)通壓降比較低 也要考慮反向電壓)

2.保險(xiǎn)絲和二極管(穩(wěn)壓二極管)防反接
二極管并聯(lián)到電路中。二極管要考慮導(dǎo)通電流和反向耐壓等參數(shù)

3.橋式整流電路
看好電路圖的 電源和負(fù)載的兩端接哪


4.MOS管防反接(用得比較多的一種)
PMOS:
在 PMOS 管防反接電路中,柵極那邊的兩個(gè)電阻主要起到限流和保護(hù)的作用。
這些電阻的阻值通常根據(jù)具體的電路設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇,一般需要根據(jù) PMOS 管的特性和工作電壓來(lái)確定。
旁邊的二極管是一個(gè)穩(wěn)壓保護(hù)二極管 為了保護(hù)GS之間的電壓不會(huì)過(guò)高從而損壞二極管
在電路分析中 pmos導(dǎo)通和體二極管無(wú)關(guān)。mos的源漏是相對(duì)的。對(duì)pmos,電壓高的是s,低的是d。正常上電時(shí),3腳電壓高,所以這時(shí)3腳是s,g比s低,所以管子導(dǎo)通(圖中的D S應(yīng)該反過(guò)來(lái))。

NMOS:
NMOS 如果 正接 Vg=2V Vs=0V 所以 DS導(dǎo)通 形成回路
反接 Vg=0 Vs=5V 所以DS不導(dǎo)通 形成不了回路



防倒灌電路
什么是倒灌?
1.開(kāi)關(guān)電源給負(fù)載供電, 如果負(fù)載是電池或者其他感性負(fù)載(比如像 電機(jī) 有線圈 當(dāng)電源突然斷掉時(shí) 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))時(shí), 當(dāng)220V斷掉的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn) 電池反向給開(kāi)關(guān)電源 的 輸出端 供電,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源的一些莫名損壞。
2.系統(tǒng)在不同的 輸出電壓 之間 切換時(shí),會(huì)存在高壓電壓倒灌到低壓電壓源中。關(guān)注@電路一點(diǎn)通
例如:系統(tǒng) 有兩個(gè)電源供電 比如 一個(gè)電池 一個(gè) 充電器 充電器的電壓一般會(huì)高于電池 如果沒(méi)有防倒灌的電路 可能充電器的電壓會(huì)直接倒灌給電池 造成電池的損壞。

1.二極管串聯(lián)防倒灌電路:
該電路 二極管選型要 選取電源 額定輸出電流的(5-10)倍 并且可以加 散熱片。

2.雙MOS組成的防倒灌電路
電路分析:
正常情況下(無(wú)電流倒灌) ON/OFF接口可以進(jìn)行IO口控制也可以直接通過(guò)VIN控制,
所以這次就以 VIN的有無(wú) 來(lái)控制 VIN輸入電壓到三極管,三極管導(dǎo)通(基極電壓大于發(fā)射極),由于三極管下連的是地,所以 PMOS管的柵極電壓為0, Vgs=-Vin 所以導(dǎo)通 所以 兩個(gè)PMOS管導(dǎo)通。

當(dāng)輸入電壓突然沒(méi)有的時(shí)候, Vin沒(méi)有 所以 三極管Vb=0 Vbe<0,所以不導(dǎo)通,PMOS管柵極和漏極S連在一起所以電壓相等 Vgs=0,所以不導(dǎo)通



3.雙MOS組成電源自動(dòng)切換電路(前提 VCC>電池電壓)
Bat Charge 為電池電壓
VCC為系統(tǒng)電壓
當(dāng)只用電池電壓供電時(shí):
MOS管Q9 柵極g為0V 源極S Vs=V電池 Vgs=-V電池 PMOS導(dǎo)通 Q9導(dǎo)通了 Q10也導(dǎo)通了 ,然后給到 單片機(jī)VCC_mcu。
只有VCC時(shí):
通過(guò)LDO Vout 通過(guò)二極管給到MCU進(jìn)行供電 Q9和Q10的G都是Vout的電壓 所以不導(dǎo)通。VCC_MCU=Vout-二極管的壓降關(guān)注@電路一點(diǎn)通
當(dāng)VCC和電池同時(shí)供電時(shí):
Q9柵極電壓為VCC 對(duì)于MOS管 Vgs=Vout-V電池 所以MOS管不導(dǎo)通, Q10 g極 Vg=Vout Vs=Vout-V二極管 Vgs>0 所以也截止 。

4.雙三極管鏡像電路防倒灌
Vin 經(jīng)過(guò)三極管 由于是PNP三極管 Vb連接地=0V Ve=Vin 所以三極管Q6導(dǎo)通 導(dǎo)通之后就會(huì)有管壓降 所以 Vb的電壓=Vin-0.6V Q7 Ve=Vout-0.6V 需要滿足 Ve>Vb 三極管Q7才會(huì)導(dǎo)通 但Vout會(huì)大于Vin 所以會(huì)是截止的。
正常工作時(shí) Q5 Q6導(dǎo)通 Q7不導(dǎo)通 , 當(dāng)出現(xiàn)倒灌時(shí) Q5 Q6不導(dǎo)通 Q7導(dǎo)通

過(guò)流保護(hù)
ESP:靜電放電(一般在芯片內(nèi)部電路)
ESD相關(guān)概念及模型

人體放電:人體帶的電荷 然后觸碰芯片管腳, 芯片其他管腳正好有個(gè)接了地 產(chǎn)生電流 損壞芯片
機(jī)器放電模式:機(jī)器觸碰芯片的時(shí)候, 帶電金屬體 觸碰芯片
元件充電:芯片可能在搬運(yùn)啥的過(guò)程中 本身 被充電了 當(dāng)夾具夾住的時(shí)候可能就通過(guò)夾具釋放出來(lái)了

ESD保護(hù)概念
在芯片內(nèi)部 提供ESD的電流路徑 以免ESD放電的時(shí)候 靜電電流流入芯片內(nèi)部對(duì)芯片造成傷害 從而保護(hù)電路
下圖 PAD可以當(dāng)做芯片引腳 如果沒(méi)加保護(hù)電路, 以人體放電為例,手碰到了 PAD1 PAD2接地 電流直接沿著紫色虛線的方向走從PAD1到PAD2,直接燒毀芯片。
藍(lán)色的這些都是ESD保護(hù) 這些電路能在發(fā)生ESD的時(shí)候 能瞬間導(dǎo)通 把電流引導(dǎo)出去 且是可逆的 不會(huì)被靜電所損傷

利用二極管(齊納二極管)的正向?qū)ê头聪驌舸┨匦钥蓪?shí)現(xiàn)最基礎(chǔ)的ESD保護(hù)電路
如果來(lái)了ESD PAD1和PAD3形成回路
