幾種直流供電防反接保護電路的分析

王勤

摘要

本文給出了常見的幾種直流防反接電路設計方案，并對每種電路進行原理分析和對比，對每種方案的優缺點作出了說明，最后對每種方案的適用場合給出了建議。

【關鍵詞】防反接 二極管 MOS管 繼電器

直流供電設備的輸入反接保護有很多方式可以實現，比如選擇具備防插錯功能的接插件可以在結構設計層面避免反接，但在很多場合中還是在電路設計中加入防反接電路的更具有可行性。防反接電路必須具備電路簡單可靠性高，成本低廉，本文對目前常用的幾種防反接電路進行對比分析，對每種電路適用的場合作出了說明。

1 串聯二極管防反接

在電路中串聯二極管是最為簡單可行的方法之一，此方法利用二極管的單相導通性實現電路的防反接，當輸入接反時，電路不導通。在實際應用中，根據輸入電壓范圍和額定電流選擇合適的二極管，需要注意在電流較大的情況下二極管的功率和散熱。例如，當電路額定電流為5A時，二極管的功耗為P=0.7*5=3.5瓦，就算選用壓降為O.3 V的肖特基二極管功耗也有1.5瓦。

2 并聯二極管防反接

此防反接電路采用了一個保險絲和一個反向并聯的二極管，電源極性正確，電路正常工作時，由于負載的存在電流較小，二極管處于反向阻斷狀態，保險絲不會被熔斷，如圖1所示。

當電源接反時，二極管導通，此時的電流比較大，就會將保險絲熔斷，從而切斷電源的供給，起到保護負載的作用。在選擇二極管時需要注意選擇合適的反向耐壓值。其優點是保險絲的壓降很小，不存在發熱問題，成本不高。但是一旦接反需要更換保險絲，操作比較麻煩。

3 整流橋防反接

在直流供電輸入端加整流橋，輸入的正負端接整流橋的兩個AC端，整流橋的輸出端再接入電路的輸入端。在這種情況下，不論直流輸入的正負如何接，經過整流橋后輸出的電壓極性都是正確的，電路都可以正常工作。但是電路中就會有兩個二極管同時在工作，功耗為方案1的2倍，所以在選擇整流橋時要注意電壓和電流參數。

4 MOS管防反接

MOs管防反接保護電路利用MOs管的開關特性來設計防反接保護電路，由于功率MOS管的內阻很小，現在MOS管的內阻已經能夠做到毫歐級，解決了現有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。極性反接將MOS管與被保護電路串聯連接。保護用場效應管為PMOS場效應管或NMOS場效應管。若為PMOS（如圖3），其柵極和源極分別連接被保護電路的接地端和電源端，其漏極連接被保護電路中PMOS元件的襯底。若是NMOS（如圖2），其柵極和源極分別連接被保護電路的電源端和接地端，其漏極連接被保護電路中NMOS元件的襯底。一旦被保護電路的電源極性反接，保護用場效應管會形成斷路，防止電流燒毀電路中的場效應管元件，保護整體電路。

以內阻為10mΩ的MOS管為例，5A的電流，功耗為（5×5）×0.01=0.25W根本不用外加散熱片，從而解決了現有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

5 繼電器防反接

此方案將繼電器的觸點串聯在電路中，繼電器的線圈接控制電路，如圖4所示。當電路通電時，經過控制電路檢測電源極性正確時，才使線圈通電，繼電器觸電閉合，整個電路通電工作。其優點是導通阻抗小，但控制電路復雜，尤其是在大電流的情況下要注意控制繼電器的拉弧現象，會影響繼電器的壽命。

經過對以上幾種防反接電路的分析，對各種方案的優劣進行了比較。在實際應用中，應根據設備的具體要求，綜合考慮成本、可靠性和復雜程度等因素選擇合適的防反接電路。

參考文獻

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