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用NMOS管实现电源反接保护电路(带仿真)

用NMOS管实现电源反接保护电路(带仿真)
用NMOS管实现电源反接保护电路(带仿真)

用NMOS管实现电源反接保护电路

一:基本电路及优化电路(适合更高电压、优化性能等)

二:原理

正接时候,电路提供VGS电压,MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通,所以起到防反接作用。

三:使用要点

1. mos栅耐压一般正负20V,所以一般只能应用于12V以下电路,否则就要加一个分压电

路,稳压管限流电路根据输入电压、稳压管值、及管压管功率计算。一般在1K-20K之间。

2. 不适用于无软启动的前级,这点特别重要!MOS管GS有沟道电容,虽然容量很小!但

一上电时还是有一段GS电压上升时间,如在上升过程中你的前级启动了,并电流上升超过MOS管的Di/Dt则会损坏MOS!

3. 可在D与S这间并一个0.1uF CBB电容防止开通时产生尖峰。

4. 电流不够时可并接多个MOS管, 耐压不够时用可选择更高耐压的MOS管。

5.可在负载上反并二极管,并在电源中串接合适的保险管,使之更可靠。作用是防止mos

管击穿让电流通过二极管熔断保险丝来保护负载。

6.想要控制正极,可选用P-MOS管。

四:仿真结果(电源正接时,向负载供电;电源反接时,载止供电)

防止电池反接保护的电路设计

防止电池反接保护的电路设计 用户在使用电池供电产品时常常会误将电池装反(当然,工程师不会犯这 样的错误)。利用单个二极管或二极管桥可以避免损坏电路,但那会浪费功率, 并由于在电池与系统电源间串入了一或两个二极管压降,使可用的电源电压减小。在此介绍一个替换方案,不仅解决了反接电池的保护问题,而且还能够自 动纠正反接错误(见下图)。为消除分立二极管的管压降,选用具有低导通电阻 的DPDT(双刀双掷)开关,用作全波整流器。当电池如图中所示正确连接时, 上端的开关(S1)位于常闭状态,因为其控制引脚为低电平。引脚2 到引脚10 间的连接提供了一条从电池到VCC 端的低阻通路。反之,下端的开关(S2)闭合其 常开触点(未画出),因为其控制引脚为高电平。引脚7 到引脚6 导通使电池的 负端与系统地连接。 IC1 内部的ESD 保护二极管可保证电路正常开启,其作用类似于全波整流器。电池电压高于1V 时,模拟开关内部的MOSFET 导通。其导通时间低于20ns,能够在电池极性接反时迅速切换电池与系统的连接极性,保证电路正常工作。 电路导通电阻与电池电压有关。采用4 节NiCd、NiMH 或碱性电池供电时,整 流器各端电阻为2.5Ω(总电阻为5Ω)。采用2 节电池供电时(2.4V 至3V),总电阻为10Ω。IC1 的额定工作电压最高至5.5V,允许通过的连续电流为30mA, 这使该电路非常适合用于无绳电话、便携式音频设备、手持式电子产品及其它 中低电流的应用。IC1 的超小型10 引脚μMAX封装的占用空间比分立二极管 方案所需的四只引线式小信号二极管更小,几乎与两只SOT-23 双二极管大小 相同。 图1. 该电路检测电池极性,并迅速接通负载或切换电池极性。

用MOS管防电源反接电路原理

用MOS管防电源反接电路原理 电源反接,会给电路造成损坏,不过,电源反接是不可避免的。所以,我么就需要给电路中加入保护电路,达到即使接反电源,也不会损坏的目的。 一般可以使用在电源的正极串入一个二极管解决,不过,由于二极管有压降,会给电路造成不必要的损耗,尤其是电池供电场合,本来电池电压就3.7V,你就用二极管降了0.6V,使得电池使用时间大减。 MOS管防反接,好处就是压降小,小到几乎可以忽略不计。现在的MOS管可以做到几个毫欧的内阻,假设是6.5毫欧,通过的电流为1A(这个电流已经很大了),在他上面的压降只有6.5毫伏。 由于MOS管越来越便宜,所以人们逐渐开始使用MOS管防电源反接了。 NMOS管防止电源反接电路:

正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,所以S的电位大概就是0.6V,而G极的电位,是VBAT,VBAT-0.6V大于UGS的阀值开启电压,MOS管的DS就会导通,由于内阻很小,所以就把寄生二极管短路了,压降几乎为0。 电源接反时:UGS=0,MOS管不会导通,和负载的回路就是断的,从而保证电路安全。 PMOS管防止电源反接电路:

正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,电源与负载形成回路,所以S极电位就是VBAT-0.6V,而G极电位是0V,PMOS管导通,从D流向S的电流把二极管短路。 电源接反时:G极是高电平,PMOS管不导通。保护电路安全。 连接技巧 NMOS管DS串到负极,PMOS管DS串到正极,让寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向。 感觉DS流向是“反”的? 仔细的朋友会发现,防反接电路中,DS的电流流向,和我们平时使用的电流方向是反的。 为什么要接成反的? 利用寄生二极管的导通作用,在刚上电时,使得UGS满足阀值要求。 为什么可以接成反的?

开关电源各模块原理实图讲解

开关电源原理 一、开关电源的电路组成: 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值 降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及 杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是 负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小,输出的交流纹波将增大。

时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增 大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路: 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时,UC3842停止工作,开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大;R1过大,会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下,从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通时间越长,变压器所储存的能量

相关开关电源原理及电路图

相关开关电源原理及电路图 2012-06-03 17:39:37 来源:21IC 关键字:开关电源电路图 什么是开关电源?所谓开关电源,故名思议,就是这里有一扇门,一开门电源就通过,一关门电源就停止通过,那么什么是门呢,开关电源里有的采用可控硅,有的采用开关管,这两个元器件性能差不多,都是靠基极、(开关管)控制极(可控硅)上加上脉冲信号来完成导通和截止的,脉冲信号正半周到来,控制极上电压升高,开关管或可控硅就导通,由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通,通过开关变压器传到次级,再通过变压比将电压升高或降低,供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来,电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压,电源调整管截止,300V电源被关断,开关变压器次级没电压,这时各电路所需的工作电压,就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时,重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器,因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢,这就需要有个振荡电路产生,我们知道,晶体三极管有个特性,就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态,0.7V以上就是饱和导通状态,-0.1V- -0.3V就工作在振荡状态,那么其工作点调好后,就靠较深的负反馈来产生负压,使振荡管起振,振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定,振荡频率高输出脉冲幅度就大,反之就小,这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢,一般是在开关变压器上,单绕一组线圈,在其上端获得的电压经过整流滤波后,作为基准电压,然后通过光电耦合器,将这个基准电压返回振荡管的基极,来调整震荡频率的高低,如果变压器次级电压升高,本取样线圈输出的电压也升高,通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高,这个电压加到振荡管基极上,就使振荡频率降低,起到了稳定次级输出电压的稳定,太细的工作情况就不必细讲了,也没必要了解的那么细的,这样大功率的电压由开关变压器传递,并与后级隔开,返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开,所以前级的市电电压,是与后级分离的,这就叫冷板,是安全的,变压器前的电源是独立的,这就叫开关电源。 图开关电源原理图1

(整理)常用彩电开关电源原理

彩电开关电源原理 A3电源: A3机芯电源最早出现在采用三洋公司的LA7680机芯上,故而得名,因其电路简洁、效率高、易扩展、易维修,现在已被各厂家广泛使用。 R520、R521、R522为起动电阻,R519、C514、R524、V513、T501的(1)、(2)绕组组成正反馈回路,C514为振荡电容。 V553 及周边元件、VD515、V511、V512组成稳压控制电路。R552为取样电阻,VD561为V553的发射极提供基准电压,当电源输出电压过高时, V553、VD515、V511、V512均导通程度增加,使开关管V513的基极被分流,输出电压随之下降;反之,若电源输出电压降低时,V553、 VD515、V511、V512均导通程度减少,使开关管V513的基极分流减少,输出电压随之上升。 VD518、VD519、R523组成过压保护电路。另外VD563也为过压保护。 C515的作用: 我们来看如果没有C515会怎样?当某一时刻开关变压器的(1)脚相对(2)脚为正时,一方面(1)脚的电压经R519、C514加到V513的基极,欲使V513饱和,但同时,该电压也经R526加到V512的基极,这样一来,V512饱和导通,而V512饱和导通将迫使V513截止,这就有矛盾了。 再来看加入C515的情况:同样当某一时刻开关变压器的(1)脚相对(2)脚为正,欲使V513饱和,这时该电压也经R526加到V512的基极,但由于有C515的存在,C515两端的电压不能突变,需经一定时间的延迟,或者说C515有一个充电过程,才会使V512饱和,这样就不会干扰V513的饱和了。显然,C515容量的大小决定了延迟的时间,这样也会影响V513基极脉冲的占空比,同样也会影响输出电压的大小,根据这一点,有人误认为C515 是振荡电容,这显然是不对的。 IX0689电源: IX0689电源被广泛运用于国内各种品牌的TA两片机中,是国产机用得最多的电源之一。 振荡电路 300V直流电压经R707、R724分压后,再由C735、L701加到N701的(12)脚,IX0689的(12)脚是内部开关管的B极,于是开关管开始导通,电流从(15)脚C极流入,从(13)脚E极流出,经R714、R710到热地。 T701的(3)、(5)脚为正反馈绕组,在开关管导通时,正反馈电压的极性是(5)正(3)负,(5)脚电压经V735、R713、L701加到N701的(12)脚,使开关管的电流进一步增大,如此循环使开关管很快饱和。 开关管饱和期间,电能转为T701中的磁能。随着N701(13)脚流出的电流不断增大,R710两端的压降也不断增大,当R710上的压降达到1V左右时,开关管开始退出饱和状态。 开关管一旦退出饱和,T701各绕组的感应电压极性全部翻转,正反馈绕组(3)、(5)脚的极性为(3)正(5)负,(5)脚的负电压经C713、R713、L701加到IX0689的(12)脚,使内部开关管的电流进一步减小,如此循环,使开关管迅速截止。 开关管截止期间,开关变压器次级各绕组的整流二极管全部导通,将储存在开关变压器中的磁场能转变为电能,供整机各路负载,同时,T701的(1)、(6)绕组与C717、C718、R710和C706构成振荡回路,当振荡半个周期后,重新使T701的(6)脚为正(1)脚为负,

防反接电路

防反接保护电路 1.通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反 接保护。如下图1示: 这种接法简单可靠,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值达到2A,如选用Onsemi的快速恢复二极管MUR3020PT,额定管压降为0.7V,那么功耗至少也要达到:Pd=2A× 0.7V=1.4W,这样效率低,发热量大,要加散热器。 2,另外还可以用二极管桥对输入做整流,这样电路就永远有正确的极性(图2)。这些方案的缺点是,二极管上的压降会消耗能量。输入电流为2A时,图1中的电路功耗为1.4W,图2中电路的功耗为2.8 W。 图1,一只串联二极管保护系统不受反向极性影响,二极管有0.7V 的压降

图2 是一个桥式整流器,不论什么极性都可以正常工作,但是有两个二极管导通,功耗是图1的两倍 MOS管型防反接保护电路 图3利用了MOS管的开关特性,控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路,由于功率MOS管的内阻很小,现在MOSFET Rds(on)已经能够做到毫欧级,解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。 极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。保护用场效应管为PMOS场效应管或NMOS场效应管。若为PMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的接地端和电源端,其漏极连接被保护电路中PMOS元件的衬底。若是NMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的电源端和接地端,其漏极连接被保护电路中NMOS元件的衬底。一旦被保护电路的电源极性反接,保护用场效应管会形成断路,防止电流烧毁电路中的场效应管元件,保护整体电路。 具体N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示

开关电源各种保护电路实例详细解剖

输入欠压保护电路 输入欠压保护电路一 1、概述(电路类别、实现主要功能描述): 该电路属于输入欠压电路,当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc,从而关闭输出。 2、电路组成(原理图): 3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 当电源输入电压高于欠压保护设定点时,A点电压高于U4的Vref,U4导通,B点电压为低电平,Q4导通,Vcc供电正常;当输入电压低于保护电压时,A 点电压低于U4的Vref,U4截止,B点电压为高电平,Q4截止,从而Vcc没 有电压,此时Vref也为低电平,当输入电压逐渐升高时,A点电压也逐渐升高,当高于U4的Vref,模块又正常工作。R4可以设定欠压保护点的回差。4、电路的优缺点 该电路的优点:电路简单,保护点精确 缺点:成本较高。 5、应用的注意事项: 使用时注意R1,R2的取值,有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意R1,R2的温度系数,否则高低温时,欠压保护点相差较大。输入欠压保护电路二 1、概述(电路类别、实现主要功能描述): 输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时,关闭输出;当输入电压 升高到设定恢复值时,输出自动恢复正常。 2、电路组成(原理图):

3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 输入电压在正常工作范围内时, Va大于VD4的稳压值,VT4导通,Vb为0电位,VT5截止,此时保护电路不起作用;当输入电压低于设定欠压值时,Va小于VD4的稳压值,VT4截止,Vb为高电位,VT5导通,将COMP(芯片的1脚)拉到0电位,芯片关闭输出,从而实现了欠压保护功 能。 R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时,VT6导通,将R21与R2并联,;恢复时,VT6截止, ,回差电压即为(Vin’-Vin)。 4、电路的优缺点 优点:电路形式简单,成本较低。 缺点:因稳压管VD4批次间稳压值的差异,导致欠压保护点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。 5、应用的注意事项: VD4应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如R2应考虑多个并联以方便调试。 输出过压保护电路 输出过压保护电路一 1、概述(电路类别、实现主要功能描述):

防反接保护电路

防反接保护电路 防反接保护电路 1,通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。如下图1示: 这种接法简单可靠,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值达到2A,如选用Onsemi的快速恢复二极管MUR3020PT,额定管压降为0.7V,那么功耗至少也要达到:Pd=2A×0.7V=1.4W,这样效率低,发热量大,要加散热器。 2,另外还可以用二极管桥对输入做整流,这样电路就永远有正确的极性(图2)。这些方案的缺点是,二极管上的压降会消耗能量。输入电流为2A时,图1中的电路功耗为1.4W,图2中电路的功耗为2.8W。 图1,一只串联二极管保护系统不受反向极性影响,二极管有0.7V的压降 图2 是一个桥式整流器,不论什么极性都可以正常工作,但是有两个二极管导通,功耗是图1的两倍MOS管型防反接保护电路 图3利用了MOS管的开关特性,控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路,由于功率MOS管的内阻很小,现在MOSFET Rds(on)已经能够做到毫欧级,解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。 极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。保护用场效应管为PMOS场效应管或NMOS场效应管。若为PMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的接地端和电源端,其漏极连接被保护电路中PMOS元件的衬底。若是NMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的电源端和接地端,其漏极连接被保护电路中NMOS元件的衬底。一旦被保护电路的电源极性反接,保护用场效应管会形成断路,防止电流烧毁电路中的场效应管元件,保护整体电路。 具体N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下: 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖

常用直流开关电源的保护电路设计

常用直流开关电源的保护电路设计 概述 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源[1-3]。同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。 2 开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V,激励信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C组成。实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。 2.2特点 为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高, 3 直流开关电源的保护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路。 3.1过电流保护电路

防反接保护电路

1,通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。如下图1示: 这种接法简单可靠,但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值达到2A,如选用Onsemi的快速恢复二极管MUR3020PT,额定管压降为,那么功耗至少也要达到:Pd=2A×=,这样效率低,发热量大,要加散热器。 2,另外还可以用二极管桥对输入做整流,这样电路就永远有正确的极性(图2)。这些方案的缺点是,二极管上的压降会消耗能量。输入电流为2A时,图1中的电路功耗为,图2中电路的功耗为。 图1,一只串联二极管保护系统不受反向极性影响,二极管有的压降 图2 是一个桥式整流器,不论什么极性都可以正常工作,但是有两个二极管导通, 功耗是图1的两倍 MOS管型防反接保护电路

图3利用了MOS管的开关特性,控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路,由于功率MOS管的内阻很小,现在MOSFET Rds(on)已经能够做到毫欧级,解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。 极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。保护用场效应管为PMOS 场效应管或NMOS场效应管。若为PMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的接地端和电源端,其漏极连接被保护电路中PMOS元件的衬底。若是NMOS,其栅极和源极分别连接被保护电路的电源端和接地端,其漏极连接被保护电路中NMOS元件的衬底。一旦被保护电路的电源极性反接,保护用场效应管会形成断路,防止电流烧毁电路中的场效应管元件,保护整体电路。 具体N沟道MOS管防反接保护电路电路如图3示 图3. NMOS管型防反接保护电路 N沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间,电阻R1为MOS管提供电压偏置,利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开,从而防止电源反接给负

MOS管防止电源反接的一些总结

MOS管防止电源反接的一些总结 电源反接,会给电路造成损坏,不过,电源反接是不可避免的。所以,我么就需要给电路中加入保护电路,达到即使接反电源,也不会损坏的目的。 一般可以使用在电源的正极串入一个二极管解决,不过,由于二极管有压降,会给电路造成不必要的损耗,尤其是电池供电场合,本来电池电压就,你就用二极管降了,使得电池使用时间大减。 MOS管防反接,好处就是压降小,小到几乎可以忽略不计。现在的MOS管可以做到几个毫欧的内阻,假设是毫欧,通过的电流为1A(这个电流已经很大了),在他上面的压降只有毫伏。 由于MOS管越来越便宜,所以人们逐渐开始使用MOS管防电源反接了。 NMOS管防止电源反接电路: 正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,所以S的电位大概就是,而G极的电位,是VBAT,大于UGS的阀值开启电压,MOS管的DS就会导通,由于内阻很小,所以就把寄生二极管短路了,压降几乎为0。 电源接反时:UGS=0,MOS管不会导通,和负载的回路就是断的,从而保证电路安全。 PMOS管防止电源反接电路:

正确连接时:刚上电,MOS管的寄生二极管导通,电源与负载形成回路,所以S极电位就是,而G极电位是0V,PMOS管导通,从D流向S的电流把二极管短路。 电源接反时:G极是高电平,PMOS管不导通。保护电路安全。上面是示意图,实际应用时,G极前面要加个电阻。 连接技巧 NMOS管DS串到负极,PMOS管DS串到正极,让寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向。 感觉DS流向是“反”的 仔细的朋友会发现,防反接电路中,DS的电流流向,和我们平时使用的电流方向是反的。 为什么要接成反的 利用寄生二极管的导通作用,在刚上电时,使得UGS满足阀值要求。 为什么可以接成反的 如果是三极管,NPN的电流方向只能是C到E,PNP的电流方向只能是E到C。不过,MOS管的D和S是可以互换的。这也是三极管和MOS管的区别之一。(关于这个问题,咱们另开一篇文章讨论,这篇只讨论MOS管的防反接作用)。

开关电源电路详解

FS1: 由变压器计算得到Iin值,以此Iin值(0.42A)可知使用公司共享料2A/250V,设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。 TR1(热敏电阻): 电源启动的瞬间,由于C1(一次侧滤波电容)短路,导致Iin电流很大,虽然时间很短暂,但亦可能对Power产生伤害,所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻,以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A,230V/60A),但因热敏电阻亦会消耗功率,所以不可放太大的阻值(否则会影响效率),一般使用 SCK053(3A/5Ω),若C1电容使用较大的值,则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。

VDR1(突波吸收器): 当雷极发生时,可能会损坏零件,进而影响Power的正常动作,所以必须在靠AC输入端 (Fuse之后),加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K),但若有价格上的考虑,可先忽略不装。 CY1,CY2(Y-Cap): Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容,若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ,AC Input若为2Pin(只有L,N)一般使用Y1-Cap,Y1与Y2的差异,除了价格外(Y1较昂贵),绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘,绝缘耐压约为Y2的两倍,且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1),此电路蛭蠪G所以使用 Y2-Cap,Y-Cap会影响EMI特性,一般而言越大越好,但须考虑漏电及价格问题,漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。 CX1(X-Cap)、RX1: X-Cap为防制EMI零件,EMI可分为Conduction及Radiation两部分,Conduction 规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、 CISPR 22(EN55022) Class B 两种,FCC测试频率在450K~30MHz,CISPR 22测试频率在150K~30MHz, Conduction 可在厂内以频谱分析仪验证,Radiation 则必须到实验室验证,X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效,一般而言X-Cap愈大,EMI防制效果愈好(但价格愈高),若X-Cap在0.22uf以上(包含0.22uf),安规规定必须要有泄放电阻(RX1,一般为1.2MΩ 1/4W)。 LF1(Common Choke): EMI防制零件,主要影响Conduction 的中、低频段,设计时必须同时考虑EMI 特性及温升,以同样尺寸的Common Choke而言,线圈数愈多(相对的线径愈细),EMI防制效果愈好,但温升可能较高。 BD1(整流二极管): 将AC电源以全波整流的方式转换为DC,由变压器所计算出的Iin值,可知只要使用1A/600V的整流二极管,因为是全波整流所以耐压只要600V即可。 C1(滤波电容): 由C1的大小(电容值)可决定变压器计算中的Vin(min)值,电容量愈大,Vin(min)愈高但价格亦愈高,此部分可在电路中实际验证Vin(min)是否正确,若AC Input 范围在90V~132V (Vc1 电压最高约190V),可使用耐压200V的电容;若AC Input 范围在90V~264V(或180V~264V),因Vc1电压最高约380V,所以必须使用耐压400V的电容。 D2(辅助电源二极管): 整流二极管,一般常用FR105(1A/600V)或BYT42M(1A/1000V),两者主要差异: 耐压不同(在此处使用差异无所谓) VF不同(FR105=1.2V,BYT42M=1.4V) R10(辅助电源电阻): 主要用于调整PWM IC的VCC电压,以目前使用的3843而言,设计时VCC必须大于8.4V(Min. Load时),但为考虑输出短路的情况,VCC电压不可设计的太高,以免当输出短路时不保护(或输入瓦数过大)。 C7(滤波电容): 辅助电源的滤波电容,提供PWM IC较稳定的直流电压,一般使用100uf/25V电容。

DC电源防反接

防止DC电源反接的方法 防止DC电源反接的方法——SS14的用法 电源是PCB板的重要部分,每个芯片都需要电源供给。芯片其实是挺脆弱的,只要正负接反得话,大多数就会挂掉,相信很多人都有惨痛经历,我也不例外,从开始到现在估计也废了好几百RMB。大多数反接的情况其实是可以避免的,所以要想办法防止电源反接。 防止DC电源输入反接的3种 1)串联有4只二极管的全桥。优点是无论正接、反接,电源都能正常工作。缺点是要损失 1.2V ~ 1.4V的电压。 2)串联有1只二极管。优点是电路简单、可靠。但有0.7V的压降。 3)串联自恢复保险,在保险后面的电源正、负极反向并联1只二极管。优点输入电压没有损耗。缺点是成本较高。当然亦可把自恢复保险换成普通保险丝。这样材料成本虽然降低,但维护成本反而大大增加。 对于第一种方法,可以用肖特基二极管SBD(Schottky Barrier Diode)代替普通的二极管。肖特基二极管的优点在于正向偏置电压较低,这样的话损失的压降小。

至于肖特基二极管SBD的具体原理,可以参考下面一篇文章: 肖特基势垒二极管 - EEWiki 整理桥式防护电路 Altera的DE2的原理图上有这样的防护设计。无论输入电源正接还是反接,都可以正向导通。 具体整流桥的原理可以参考网友Yoghourt的《初学者对于Cyclone II 开发板电源选择的看法》一文。

1、3脚是连在一起的。当2脚接正(+),3脚/1脚接负(-)时,①通道导通(D6、D8正向导通,D6、D7反向截止)。 当2脚接负(-),3脚/1脚接正(+)时,②通道导通(D6、D8反向截止,D6、D7正向导通)。肖特基二极管SS14 在这种整流桥式的防护电路中用的比较多的肖特基二极管是SS14。 同系列的有SS12、S13、S14、S15、S16、SS18、S100。后面一个数值分别表示反向耐压值(Maximum Repetitive Reverse Voltage),SS12反向耐压为20V,S100反向耐压值为100V。 SS和SK是一样的,sk1*平均整形正向电流(Average Rectified Forward Current)是1A,sk3*是3A,sk5x是5A,sk1x后面的x是对应的电压.因为sk**和1N58指标相似,所以一般互用。1N58系列是直插芯片。 SS/SK系列尺寸大小

开关电源保护电路实例详细分析

开关电源保护电路实例详细分析 输入欠压保护电路 1、输入欠压保护电路一 概述(电路类别、实现主要功能描述): 该电路属于输入欠压电路,当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc,从而关闭输出。 电路组成(原理图): 工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 当电源输入电压高于欠压保护设定点时,A点电压高于U4的Vref,U4导通,B点电压为低电平,Q4导通,Vcc供电正常;当输入电压低于保护电压时,A点电压低于U4的Vref,U4截止,B点电压为高电平,Q4截止,从而Vcc没有电压,此时Vref也为低电平,当输入电压逐渐升高时,A点电压也逐渐升高,当高于U4的Vref,模块又正常工作。R4可以设定欠压保护点的回差。 电路的优缺点 该电路的优点:电路简单,保护点精确 缺点:成本较高。 应用的注意事项: 使用时注意R1,R2的取值,有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意R1,R2的温度系数,否则高低温时,欠压保护点相差较大。 2、输入欠压保护电路二 概述(电路类别、实现主要功能描述): 输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时,关闭输出;当输入电压升高到设定恢复值时,输出自动恢复正常。

电路组成(原理图): 工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 输入电压在正常工作范围内时, Va大于VD4的稳压值,VT4导通,Vb为0电位,VT5截止,此时保护电路不起作用;当输入电压低于设定欠压值时,Va小于VD4的稳压值,VT4截止,Vb为高电位,VT5导通,将COMP(芯片的1脚)拉到0电位,芯片关闭输出,从而实现了欠压保护功能。 R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时,VT6导通,将R21与R2并联, ;恢复时,VT6截止,, 回差电压即为(Vin’-Vin)。 电路的优缺点 优点:电路形式简单,成本较低。 缺点:因稳压管VD4批次间稳压值的差异,导致欠压保护点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。 应用的注意事项: VD4应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如R2应考虑多个并联以方便调试 输出过压保护电路 1、输出过压保护电路一 概述(电路类别、实现主要功能描述): 输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于稳压值时,此电路会将输出电压钳位在设定值。 电路组成(原理图):

锂离子电池以及保护电路

锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要 求. 近年来,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池. 由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数.

保护电路图 该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制M

24V开关电源的几种保护电路

24V开关电源常用的几种保护电路 1.防浪涌软启动电路 24V开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。 2.过压、欠压及过热保护电路 进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制,为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。 温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6,为了避免功率器件过热造成损坏,在开关电源中亦需要设置过热保护电路。 3.缺相保护电路

由于电网自身原因或电源输入接线不可靠,24V开关电源有时会出现缺相运行的情况,且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时,整流桥某一臂无电流,而其它臂会严重过流造成损坏,同时使逆变器工作出现异常,因此必须对缺相进行保护。检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。由于电流互感器检测成本高、体积大,故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。图5 是一个简单的电子缺相保护电路。三相平衡时,R1~R3结点H电位很低,光耦合输出近似为零电平。当缺相时,H点电位抬高,光耦输出高电平,经比较器进行比较,输出低电平,封锁驱动信号。比较器的基准可调,以便调节缺相动作阈值。该缺相保护适用于三相四线制,而不适用于三相三线制。电路稍加变动,亦可用高电平封锁PWM信号。 4.短路保护 24V开关电源同其它电子装置一样,短路是最严重的故障,短路保护是否可靠,是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)兼有场效应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点,是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小,一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短,而且使关断时电流下降率di/dt过大,由于漏感及引线电感的存在,导致IGBT集电极过电压,该过电压可在器件内部产生擎住效应使IGBT锁定失效,同时高的过电压会使IGBT击穿。因此,当出现短路过流时,必须采取有效的保护措施。 搜索相关文章:24V开关电源 修改于2008-04-25 11:15:51

充电器加装防电池反接保护

充电器加装防电池反接保 护 Prepared on 24 November 2020

充电器加装防电池反接保护电池组中单体电池损坏的主要原因是使用不当或管理失控造成的,大型电池组的寿命有时连单体电池的一半寿命都不到。电池能量管理系统(BMS)是保证电动汽车安全、保持动力电源系统正常应用和提高电池寿命的一种相当重要的技术措施,称为电动汽车电池的“保护神”,它起到对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏的作用、有利于电动汽车的运行,并具有各种警告和保护功能等。通过对电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数(电流、电压、内阻、容量)紧密相连并协调工作。它有计算、发出指令、执行指令和提出警告的功能。尤其是电池模块质量不太理想的条件下,应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。因此,电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异,但它们都具备一些相同或相似的功能。 有些地方需要自动极性转换,有些地方只要防反接就可以了。我DIY了几种18650充电器,都采用了1879,需要防反接,发现用以前买的4MOS自动极性电路套件改装,超简单,还可省下2只MOS管。 下图是没有防反接的1879充电示意图,加装防反接时,需要把红叉处刻断,并引出1,2、3三条引线。 下图是防反接原理图,是N-MOS接入的(P-MOS控制),所以是共正极(并联),而刻断负极(串联)。 下图是自动极性空PCB板,需要按图所示处理∶一只N-MOS,一只P-MOS,2只电阻,一处刻断,一处连通,三条引出线 下图是已焊好,引出123三条引线,焊到第一个图上对应的 支持!但是貌似防反接只要一个mos就够了吧 这是个简单实用的防电池反接电路,动作可靠、压降极低、返流极小,几乎不影响1879的截止电压精度。用4MOS自动极性散件改成,所以制作方便。

开关电源保护电路实例

开关电源保护电路实例 摘要:为使开关电源在恶劣环境及突发故障状况下安全可靠,提出了几种实用的保护电路,并对电路的工作原理进行了详尽分析。 1 引言 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路,比如防浪涌的软启动,防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。 2 开关电源常用的几种保护电路 2.1 防浪涌软启动电路 开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。 图1 采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路 图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时,逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,开关电源处于正常运行状态。

图2 采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路 图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间,输入电压经整流(D1~D4)和限流电阻R1对滤波电容器C1充电,防止接通瞬间的浪涌电流,同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电,当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时,K1动作,其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1,电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数(R2C2),通常选取为0.3~0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动。 2.2 过压、欠压及过热保护电路 进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制,为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6,为了避免功率器件过热造成损坏,在开关电源中亦需要设置过热保护电路。

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