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从原因到措施:如何防止电池接反?

2014-03-25 11:26
FlappyBird
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  小于100mA系统中反极性的最佳保护方法

  低电流系统 — 即工作电流低于100 mA或200 mA的系统 — 涵盖各种应用,从安全系统和火警报警器到适用于楼宇自动化、公共地址和数据网络的系统。

  其中包括许多不同的工作环境,设计人员无法始终预测其系统将以何种方式在何处使用。根据具体情况,系统可能暴露于稳态反向偏压或负瞬变等不良电气条件下,这可能导致反向极性事件并损坏系统。

  结果可能如同电气故障那么简单,但如果情况很严重,则可能导致火灾。因此,设计人员增加电路来防止反向极性带来的负面效应并不罕见。

  有多种方法可实现这一点,但对于低电流应用,其效率通常较少成为问题。只要系统可耐受功耗并且工作电压压降与各方法相关联,即可使用串联PN或肖特基二极管这两种简单方法来达到目的。

  串联PN二极管

  如果设计可接受较大的串联压降(±1 V),或可能有高电压反向瞬变(> 200 V),那么使用串联PN二极管是个不错的选择。图2提供了设计示例。这是可提供快速阻断、可重置功能和高击穿电压的简单低成本解决方案。

  从原因到措施:如何防止电池接反?

图2:串联二极管方法

  此二极管的功耗最少,因此较少需要散热片,且成本较低。只要器件在正常操作或可能的故障条件期间不过热,系统就会正常工作。

  即便如此,该解决方案并非适用于每个设计。成本优势很快会随着工作电流的上升而消失。而且,在较高电流下,功耗越大,最终所需的二极管也就越大越昂贵,需要采用导热性更好的封装和散热结构。

  此外,在低电压系统中(≤5V),二极管压降可能需要额外下游升压电路,这就使本来预计为低成本的方法实际上变得很昂贵。

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