極性校正電路保護(hù)電池供電設(shè)備
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-08-21 16:06:36 | 510 次閱讀

圖 1該電路使用 P 通道 MOSFET 保護(hù)負(fù)載免受電池反接損壞。
當(dāng)電源接通 A 和 B 端子(A 為正極,B 為負(fù)極)時,晶體管的內(nèi)部二極管 D1 正向偏置,為 Q1 提供控制柵極至源極電壓,從而使其導(dǎo)通。MOSFET 的低電阻充當(dāng)二極管 D1 的分流器,并將電流饋送到負(fù)載。
當(dāng)電池反接時,電壓加到A、B兩極(此時A為負(fù)極,B為正極),晶體管內(nèi)部二極管D1反向偏置,Q1柵極-源極電壓為0,結(jié)果Q1晶體管截止,負(fù)載沒有電流。
換句話說,該電路中的 P 溝道 MOSFET Q1 表現(xiàn)得像一個二極管(即虛擬的“D2”),具有非常低的正向閾值電壓。N 溝道 MOSFET 可以以類似的方式使用(圖 2)。 極性校正電路 N 溝道 MOSFET

當(dāng) A 端為正,B 端為負(fù)時,晶體管的內(nèi)部二極管 D1 獲得正向偏置,并提供 Q1 的控制柵極至漏極電壓,從而使其導(dǎo)通。MOSFET 的低電阻分流 D1 二極管,從而將電流饋送到負(fù)載。
當(dāng)電源反向加到A、B端子(A為負(fù)極,B為正極)時,晶體管內(nèi)部二極管D1反向偏置,柵極-源極電壓等于0,MOSFET Q1關(guān)閉,負(fù)載沒有電流。 圖 1 和圖 2 所示的電路可用于代替普通的二極管反極性保護(hù)來保護(hù)負(fù)載免受電池反接的影響,但如果電池安裝反接則無法為負(fù)載供電。

圖 3該電路無論安裝什么電池,都可以為負(fù)載供電。
當(dāng)電池按照圖 3所示安裝時,正電位通過 P 溝道晶體管 Q2 的正向偏置內(nèi)部二極管 D2 施加到其源極。這使 Q2 的柵極處于電池負(fù)極的電位,從而使其導(dǎo)通。電池的負(fù)極通過 N 溝道晶體管 Q3 的正向偏置內(nèi)部二極管 D3 連接到 N 溝道晶體管 Q3 的源極。在這些條件下,Q3 導(dǎo)通,因為其柵極處于電池正極的電位。總而言之,當(dāng)電池處于這種方向時,Q2 和 Q3 處于活動狀態(tài),并將電池電壓傳送到負(fù)載,而 Q1 和 Q4 保持關(guān)閉。
在下一個場景中,電池以相反的方向安裝。現(xiàn)在,正電位通過其正向偏置的內(nèi)部二極管 D4 施加到 P 溝道晶體管 Q4 的源極。由于 Q4 的柵極處于電池負(fù)極的電位,因此它導(dǎo)通。Q1 的內(nèi)部二極管 D1 正向偏置,允許它將電池負(fù)極的電位施加到 N 溝道晶體管 Q1 的源極。由于 Q1 的柵極處于電池正極的電位,因此 Q1 導(dǎo)通。由于 Q1 和 Q4 都導(dǎo)通,因此電池連接到負(fù)載,而 Q2 和 Q3 則關(guān)閉。
請注意,此設(shè)計包含一項安全功能,該功能利用了 MOSFET 的內(nèi)部二極管。晶體管 Q1-Q4 中的二極管連接起來形成全橋整流器。如果 MOSFET 無法工作,二極管橋仍可整流輸入,從而為負(fù)載提供正確極性的電源。
圖 3 所示的電路適用于相對較低的電壓,不超過 N 通道和 P 通道 MOSFET 的最大允許柵極-源結(jié),通常為 ±15-20V。對于需要更高電池電壓的應(yīng)用,應(yīng)修改圖 3 中的電路以保護(hù) MOSFET 的柵極-源結(jié),如圖4所示。 極性校正電路 MOSFET 保護(hù)

該電路增加了齊納二極管 D5 -D8 來保護(hù) MOSFET 的柵極-源極結(jié)。電阻器 R1 和 R2 提供電流限制。在大多數(shù)情況下,D5 - D8 的 V齊納(反向擊穿電壓) 值應(yīng)在 12 至 13V 之間。這足以打開 MOSFET,提供其最小 R ds-on值。R1 和 R2 (R1=R2=R) 的值可以按如下方式計算:
R = (V batt – R ds-on x I load – V zener )/I zen,
其中,V batt是電池電壓,R ds-on是導(dǎo)通 MOSFET 的漏源電阻,I load是負(fù)載電流,V zener是齊納二極管的反向擊穿電壓,I zen是齊納二極管的工作電流。
注意: Maxim 器件在 +3V 電源時引入 11 歐姆(2×5.5 歐姆)的串聯(lián)電阻,在 +5V 電源時引入 8 歐姆(2×4 歐姆)的串聯(lián)電阻。
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