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关于大功率直流电源防接反电路总结

对于平常日用的一些产品,产品在进行设计时就会考虑这个问题,顾客只是简单的利用插头进行大功率直流电源的连接,所以一般采用反插错接头,这是种简单,低价而有效的方法。
但是,对于产品处于工厂生产阶段,可能不便采用防差错接头,这可能就会造成由于生产人员的疏忽造成反接,带来损失。
所以给大功率直流电源电路增加大功率直流电源防接反电路有时还是有必要的,尽管增加了成本。
下面就说说常用的大功率直流电源防接反电路:
1、最简单的在大功率直流电源电路中串入一只二极管
优点:大功率直流电源电路简单,成本较低。适用于小电流,对成本要求比较严的产品。
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大功率直流电源电路不适合应用在电流较大的大功率直流电源电路中,如果大功率直流电源电路有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。
2、对于上面上面提到的二极管的压降问题,有没有办法克服呢?看下面的大功率直流电源电路.
上面的大功率直流电源防接反电路采用了一个保险丝和一个反向并联的二极管,大功率直流电源极性正确,大功率直流电源电路正常工作时,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。
当大功率直流电源接反时,二极管导通,此时的电流比较大,就会将保险丝熔断,从而切断大功率直流电源的供给,起到保护负载的作用。
优点:保险丝的压降很小,不存在发热问题。成本不高。
缺点:一旦接反需要更换保险丝,操作比较麻烦。
3、正接反接都可正常工作的大功率直流电源电路:
优点:输入端无论怎样接,大功率直流电源电路都可以正常工作。
缺点:存在两个二极管的压降。适用于小电流大功率直流电源电路。
4、N沟道增强型场效应管大功率直流电源防接反电路
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。以TO-252封装的IRFR1205为例,其主要参数如下:Vdss=55V,Id=44A,Rds=0.027欧姆;可以看到其导通电阻只有27毫欧。
下图就是一个用N沟道场效应管构成的大功率直流电源防接反电路
关于大功率直流电源防接反电路总结

这个大功率直流电源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。应用在这个大功率直流电源电路中时则正好相反。
曾经在一个论坛中看到过这个大功率直流电源电路,发布这个大功率直流电源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。
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。
在大功率直流电源极性正确时,电流起始时通过场效应管的稳压管导通,S极电压接近0V。
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。
大功率直流电源反接时,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。
对于大功率直流电源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。
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。
对于并联在场效应管D与S之间的阻容串联大功率直流电源电路,我感觉还是值得商榷的。阻容串联大功率直流电源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。毕竟这会导致在大功率直流电源在反接的时候会有一个短暂的导通脉冲。
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。

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