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从原因到措施:如何防止电池接反?

导读: 只要是电池供电的系统,就一直存在这个问题: 您错误装入电池,将正负极装反,产生反向极性事件。系统暂时出现故障或永久损坏。

  只要是电池供电的系统,就一直存在这个问题: 您错误装入电池,将正负极装反,产生反向极性事件。系统暂时出现故障或永久损坏。

  设计为适合其装配的系统的定制电池有助于最大程度减少不正确插入和反向极性的机会,但像AAA型、AA型、C型以及D型单体电池等经过检验而可靠的现成电池,乃至CR123、CR2和钮扣锂电池也很容易出故障。

  过去,设计人员使用机械结构来避免与电池端子的电气接触(如果未正确插入电池)。但机械解决方案远不完美。它们通常需要进行特殊加工,因为弹簧触点需要控制良好的机械组件容差,以确保正确插入电池时接触良好,但未正确插入不接触。这些狭小容差可导致长期稳定性问题,因为必需使用的弹簧和触点可能弯曲或出现故障。即使是正常使用,周而复始的正常插入,也可能导致接触疲劳,并且随着时间的推移,限制了可靠性。

  但尽管有这些限制,机械解决方案一直存在,因为它们是设计人员可用于防止不正确电池安装的唯一实际方案。设计为防止由反相电池导致的反向极性事件的电气解决方案一直存有争议。

  因为正常操作过程中的压降,通常不选择使用串联二极管。使用二极管接地设置也不是一个很好的主意,因为反向极性事件可能导致电池危险放电持续很长时间并使二极管过热。

  分立式MOSFET需要复杂的结构,并且可能未经过优化或特定用于以防止反向极性。在反向极性事件过程中评估性能的关键规格可能丢失,并且这可能使设计人员不得不从数据表上的性能特性得出估计值并猜测安全工作时间期,令人担忧。而且,根据MOSFET的应用方式,它们可能需要一个控制器或其他成本高昂的功能。

  多功能IC有时配备有可防止反向极性的电路,这通常明显增加了电路的复杂性,因为它们能够在正偏压环境中工作,然后在反向极性模式中工作或不被损坏。因此,多功能IC带来了巨大的性能和/或成本代价。由于性价比权衡,典型实施具有相对有限的反向偏压功能(-2 V或-6 V)。

  专用反极性保护器件是防止错误插入电池的有效方法

  然而最近,专用反向极性保护器件的出现为设计人员提供了更可行的电气可选方案。专用器件(如由飞兆提供的器件)代表的是可防止反向极性且性价比和性能最高的方法之一,是电池供电系统的极佳选择。

  从原因到措施:如何防止电池接反?

图1. 显示的是使用专用器件防止反向极性的电路

  此简单设置提供持续可靠的保护。设计需要极小的PCB空间,最大程度地减少了电压损耗,并在反向偏压条件下快速有效地进行响应。

  整体成本也不错。串联肖特基二极管通常比专用反向极性保护器件更便宜,但一旦工作电流开始增大,基于肖特基方法的总成本也就开始上扬。出于性价比权衡,专用反向极性保护器件很可能成为最具吸引力的电子方法。

  人们会继续在电池上犯些错误,但设计人员防止小意外的方式也很有可能会改变。考虑全面后,专用反向极性保护器件随着时间的推移可能会完全取代复杂的机械解决方案。

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责任编辑:Flora
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