如何保護你的係統不受反向電流的影響?
發布時間:2018-05-29 責任編輯:lina
【導讀】在zai使shi用yong電dian子zi元yuan器qi件jian時shi,你ni有you時shi候hou不bu可ke避bi免mian地di會hui聞wen到dao明ming顯xian是shi芯xin片pian燒shao焦jiao的de味wei道dao。這zhe都dou是shi反fan向xiang電dian流liu惹re的de禍huo。反fan向xiang電dian流liu就jiu是shi由you於yu出chu現xian了le高gao反fan向xiang偏pian置zhi電dian壓ya,係xi統tong中zhong的de電dian流liu以yi相xiang反fan的de方fang向xiang運yun行xing;從(cong)輸(shu)出(chu)到(dao)輸(shu)入(ru)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi),有(you)很(hen)多(duo)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)保(bao)護(hu)你(ni)的(de)係(xi)統(tong)不(bu)受(shou)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)的(de)影(ying)響(xiang)。這(zhe)是(shi)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)保(bao)護(hu)係(xi)列(lie)博(bo)文(wen)的(de)第(di)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang),在(zai)這(zhe)篇(pian)文(wen)章(zhang)中(zhong),你(ni)將(jiang)能(neng)夠(gou)對(dui)現(xian)有(you)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)有(you)高(gao)層(ceng)次(ci)的(de)總(zong)體(ti)認(ren)識(shi)和(he)了(le)解(jie)。
原因
fanxiangdianliudezuichangjianyuanyin,jifanxiangpianzhidianya,jiushishuchushangdedianyayaogaoyushurushangdedianya,congershidianliuzaixitongzhongdeliudongfangxiangyunixiwangdeliudongfangxiangxiangfan。tu1中顯示了這個情況。

圖1:反向電流
VIN 由於功率損耗突然變為零,使得係統輸出上的電壓高於輸入電壓,這種情況是有可能發生的。或者是電源MUXing意外地導致了一個反向電壓事件。
如何防止?
fanxiangdianliuyoukenengsunhuaineibudianluhedianchidengdianyuan。shishishang,shenzhishidianlandouyoukenengbeisunhuai,lianjieqidexingnengyehuibeijiangdi。zheyeshiqijianzhehuodeyuanyin,jiushiyinweidadianliudaozhigonglvhaosanchengzhishujibiedeshangsheng。
保護功能需要將反向電流保持在非常低的水平上。這意味著對於反向電壓的限製。有三種常用的方法可以防止反向電流:設計一個使用二極管、FET或負載開關的係統。
二極管
二極管與FET相比,它的成本更低,更易於集成。它們非常適合於高壓、低電流應用。然而,如果你曾經使用過二極管的話,你一定非常熟悉它所導致的正向壓降,而這會縮短電池使用壽命,並且使VCC(通常情況下)大約下降0.6-0.8V。這個壓降會降低電源電路的效率,並且增加係統的總體功率耗散。
基於這些原因,肖特基二極管是常見的替代器件;它們的正向壓降更低。不過,它們也更加昂貴,且具有更高的反向電流泄露,而這會導致係統問題。圖2顯示的是係統中的一個用來阻斷反向電流的二極管。

圖2:二極管反向電流保護
FET
由於其低正向電壓和高電流處理能力,FET會在你必須保持較低功率耗散時提供幫助。對於一個放置在接地路徑中的N類型金屬氧化物半導體 (NMOS) FETlaishuo,nishitierjiguandefangxiangyuzhengchangdianliuliuxiangbaochiyizhi。tongguoshiyongzhezhongfangfa,ruguoyourencuowudianzhuangledianchi,zhajidianyaweididianping,zhejiufangzhileFET接通。然而,當電池安裝正確時,柵極電壓為高電平,它的通道短接至地。
為了在FET關閉時阻斷兩個方向上的電流,你還可以將FET背靠背連接。與二極管解決方案相比,電源到負載的壓降更低,不過這種實現方式占用了大量的電路板麵積。圖3顯示了用來阻斷反向電流的背靠背FET示例。

圖3:用雙FET實現的反向電流阻斷
負載開關
TI負載開關是用來接通和關閉電源軌的集成電子中繼器。大多數基本負載開關采用小型集成封裝,由四個引腳組成:輸入電壓、輸出電壓、使能、和接地,並且包含多重特性,其中有反向電流保護。圖4顯示了一個用來阻斷反向電流的負載開關。

圖4:負載開關反向電流保護
例如,德州儀器 (TI) 的TPS22963 3A負載開關集成了反向電流保護以及更多其它功能,這些功能全都包含在一個1.4mm x .9mm的封裝內。圖5顯示的是TPS22963在係統中的常見放置位置。

圖5:TPS22963負載開關
有數個原因會導致反向電流,VIN的突然損耗,或者是電源MUXing中的突發事件。這會導致係統損壞,甚至會損壞電源。TI負載開關可以成為管理反向電流的一個尺寸、成本都很合適的解決方案。
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