ハードウェアエンジニアの多くのプロジェクトはホールボード上で完了しますが、誤って電源のプラスとマイナスの端子を接続し、多くの電子部品が燃え、ボード全体が破壊され、再度溶接しなければならないという現象があります。どのような良い解決方法がわかりませんか?
まず、不注意は避けられません。プラスとマイナスの2本の線、赤と黒を区別するだけで、一度配線すれば間違いはありません。10回接続しても間違いはありませんが、1,000回ならどうでしょうか？10,000回はどうでしょうか？この時点では、私たちの不注意が原因で、一部の電子部品やチップが焼損したとは言い難いです。主な原因は、電流が大きすぎてコンポーネントが故障することです。そのため、逆接続を防止する対策を講じる必要があります。
一般的に使用される方法は次のとおりです。
01ダイオード直列型逆接続防止回路
順方向ダイオードは、順方向導通と逆方向遮断というダイオードの特性を最大限に活用するために、正電源入力に直列に接続されています。通常状態では、二次側チューブが導通し、回路基板が動作します。
電源が逆接続されると、ダイオードが遮断され、電源がループを形成できなくなり、回路基板が動作しなくなるため、電源の問題を効果的に防ぐことができます。
02 整流ブリッジ型逆接続防止回路
整流ブリッジを使用して電源入力を無極性入力に変更すると、電源が接続されているか逆になっているかに関係なく、ボードは正常に動作します。
シリコンダイオードの圧力降下は0.6〜0.8V程度で、ゲルマニウムダイオードの圧力降下も0.2〜0.4V程度です。圧力降下が大きすぎる場合は、MOSチューブを反反応処理に使用できます。MOSチューブの圧力降下は非常に小さく、最大数ミリオームで、圧力降下はほとんど無視できます。
03 MOS管逆流防止回路
MOS チューブは、プロセスの改善、チューブ自体の特性、およびその他の要因により、その伝導内部抵抗が小さく、多くはミリオーム レベル、またはそれより小さいため、回路の電圧降下、回路によって発生する電力損失が特に小さく、または無視できるため、回路を保護するために MOS チューブを選択することがより推奨される方法です。
1) NMOS保護
下図の通り、電源投入時にMOSチューブの寄生ダイオードがオンになり、システムはループを形成します。ソースSの電位は約0.6V、ゲートGの電位はVbatです。MOSチューブのオープン電圧はUgs = Vbat-Vsと非常に高く、ゲートはハイ、NMOSのdsはオン、寄生ダイオードは短絡し、システムはNMOSのdsアクセスを介してループを形成します。
電源が逆接続された場合、NMOSのオン電圧は0となり、NMOSが遮断され、寄生ダイオードが逆接続され、回路が切断され、保護が形成されます。
2) PMOS保護
下図の通り、電源投入時にMOSチューブの寄生ダイオードがオンになり、システムはループを形成します。ソースSの電位は約Vbat-0.6Vですが、ゲートGの電位は0です。MOSチューブのオープン電圧はUgs = 0 - (Vbat-0.6)と非常に高く、ゲートはローレベルとして動作し、PMOSのdsがオンになり、寄生ダイオードが短絡し、システムはPMOSのdsアクセスを介してループを形成します。
電源が逆接続された場合、NMOS のオン電圧が 0 より大きくなり、PMOS が遮断され、寄生ダイオードが逆接続されて回路が切断され、保護が形成されます。
注意: NMOS チューブは ds を負極に接続し、PMOS チューブは ds を正極に接続し、寄生ダイオードの方向は正しく接続された電流方向に向かいます。
MOS チューブの D 極と S 極のアクセス: 通常、N チャネルの MOS チューブを使用する場合、電流は一般的に D 極から入り、S 極から流れ出ます。また、PMOS は S 極から入り、D は S 極から流れ出ますが、この回路に適用するとその逆になり、MOS チューブの電圧条件は寄生ダイオードの導通を通じて満たされます。
G極とS極間に適切な電圧が確立されている限り、MOS管は完全にオンになります。導通後は、D極とS極の間にスイッチが閉じた状態になり、電流はD極からS極へ、またはS極からD極へ、同じ抵抗値で流れます。
実用上、G極には通常抵抗が接続されますが、MOS管の破壊を防ぐために、電圧調整ダイオードを追加することもできます。分圧器に並列に接続されたコンデンサはソフトスタート効果を発揮します。電流が流れ始めると、コンデンサが充電され、G極の電圧が徐々に上昇します。
PMOSの場合、NOMSと比較して、Vgsは閾値電圧よりも大きくする必要があります。オープニング電圧は0でよいため、DS間の圧力差は大きくなく、NMOSよりも有利です。
04 ヒューズ保護
一般的な電子製品の多くは、電源部分を開けるとヒューズが付いているのが見られます。電源が逆接続されると、大電流により回路にショートが発生し、その後ヒューズが切れて回路を保護する役割を果たしますが、この方法では修理や交換がより面倒です。
投稿日時: 2023年7月8日
