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简单多用P+N双MOS管让您最低成本实现防接反保护

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发表于 2020-6-29 17:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
简单多用P+N双MOS管让您最低成本实现防接反保护


为了防止因极性接反而造成不可预知的危险,在电路设计时,需加入防接反电路。而需解决压降、功耗以及操作复杂等问题,可采用两个N+P型MOS管[color=rgb(38, 85, 165) !important]CTLDM7181-M832D组成的极性反转电路,其不仅大大降低了压降和损耗、极小的封装节省了成本,还能实现极性反转。


在生产需要焊接锂电池的电路板中,常常会由于操作员的粗心大意而造成极性接反,轻则损坏电路板,重则产生锂电自燃,造成不可预知的危险。预防这种现象产生,还是要从设计源头去避免,这时候防接反电路的好处就显现出来了。


图1中,利用二极管单向导电特性来实现防接反保护。输入端正向连接时,二极管处于反接状态,后级电源输出正常;当输入端反向连接时,二极管导通,后级输出电压钳位在0.7V左右,当电流超过保险丝熔断值时,保险丝熔断,后级电压断开。


图1:利用二极管单向导电特性来实现的防接反保护电路


这个电路看起来非常简单,都是一些常见的器件。但是反接后电流急剧上升,造成保险丝熔断,需要重新正确连接和更换保险丝,不但操作复杂,而且成本比较高。


图2是根据图1改进后的电路,具有防接反和极性反转的作用。当①接电源正,②接电源负时,D2和D3导通,③为电源正,④为电源负;当②接电源正,①接电源负时,D1和D4导通,③为电源正,④为电源负。所以无论输入怎么接,输出始终是③为正,④为负,但该电路在工作时,始终有两个二极管导通,总压降有1.8V/500mA(以图2中二极管参数为例),压降损耗达到了0.9W,在电池供电的电路中使用极为浪费。


图2:具有防接反和极性反转作用的保护电路


鉴于以上两种电路都存在一定的缺点,为了解决压降、功耗以及操作复杂等问题,我们可以引入MOS管做防反接电路保护。图3是两个N+P型MOS管组成的极性反转电路,使用的是Central公司的P+N双MOS管CTLDM7181-M832D。假设电池电压为3v,当B1接电池正极Vbat+,B2接负极Vbat-时,右边P管由于体二极管的存在,S2电压约为2.5v,此时Vgs为-2.5v。根据数据手册可知,该P管的开启电压典型值为-0.76v,此时右上角的P管D2-S2导通,P+为电池Vbat+,电压为3v。同理分析可知,左下角的N管S1-D1导通,P-为电池负极Vbat-。


当B2接电池正极Vbat+,B1接负极Vbat-时,同理分析可知,左上角的P管D2-S2导通,P+为Vbat+,电压为3v;右下角N管S1-D1导通,P-为Vbat-。


图3:由N+P型MOS管组成的极性反转电路



通过以上分析可知,无论电池与B1、B2怎么连接,P+始终为电池正极,P-始终为电池负极。实际上,由于MOS管的导通电阻存在,P+和P-的电压并不完成等于B1和B2的电压,根据CTLDM7181-M832D的数据手册可知(图4),在电流为500mA时,N管导通电阻典型值为0.1Ω,P管为0.13Ω,计算可得P和N导通后压降为V=(0.1+0.13)*0.5A=0.115v,损耗为P=0.115*0.5=0.0575w,大大降低了压降和损耗。


图4:CTLDM7181-M832D的功能特性


因此,两个CTLDM7181-M832D构成的防反接电路不仅能预防人为接反电池的情况发生,还能实现极性反转,就算电池接反也能照常工作。除此之外,CTLDM7181-M832D极小的封装(2.9*1.9*0.8mm)大大缩小了PCB的占用面积,节省了成本。

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