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什么是反向电流-反向电流的来源和防止措施.docx

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什么是反向电流?反向电流的来源和防止措施当二极管加反向电压的时候,二极管中就流过反向电流 这个电流很小,反向电压,电流微微增加,到达反向饱和电 流时,不再随电压增加而增大反向电压过大,二极管击穿 后,反向电流急剧增加,如果不采取措施就会烧毁二极管 需要说明的是稳压二极管工作在反向击穿区反向电流越小,管子的单方向导电性能越好值得注意 的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10, 反向电流增大一倍例如2Api型错二极管,在25时反向电 流假设为250uA,温度升高到35,反向电流将上升到500uA, 依此类推,在75时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单 方向导电特性,还会使管子过热而损坏又如,2CP10型硅 二极管,25时反向电流仅为5uA,温度升高到75时,反向 电流也不过160uAo故硅二极管比错二极管在高温下具有较 好的稳定性它的符号是I (下标R)o在使用电子元器件时,你有时候不可防止地会闻到明显 是芯片烧焦的味道这都是反向电流惹的祸反向电流就是 由于出现了高反向偏置电压,系统中的电流以相反的方向运 行;从输出到输入幸运的是,有很多方法可以保护你的系 统不受反向电流的影响。

这是反向电流保护系列博文的第一 篇文章,在这篇文章中,你将能够对现有解决方案有高层次 的总体认识和了解原因反向电流的最常见原因,即反向偏置电压,就是输出上 的电压要高于输入上的电压,从而使电流在系统中的流动方 向与你希望的流动方向相反图1中显示了这个情况图1:反向电流VIN由于功率损耗突然变为零,使得系统输出上的电压 高于输入电压,这种情况是有可能发生的或者是电源 MUXing意外地导致了 一个反向电压事件如何防止?反向电流有可能损坏内部电路和电池等电源事实上, 甚至是电缆都有可能被损坏,连接器的性能也会被降低这 也是器件着火的原因,就是因为大电流导致功率耗散呈指数 级别的上升保护功能需要将反向电流保持在非常低的水平上这意 味着对于反向电压的限制有三种常用的方法可以防止反向 电流:设计一个使用二极管、FET或负载开关的系统二极管二极管与FET相比,它的本钱更低,更易于集成它们 非常适合于高压、低电流应用然而,如果你曾经使用过二 极管的话,你一定非***悉它所导致的正向压降,而这会缩 短电池使用寿命,并且使VCC (通常情况下)大约下降 0.6-0. 8VO这个压降会降低电源电路的效率,并且增加系统 的总体功率耗散。

基于这些原因,肖特基二极管是常见的替代器件;它们 的正向压降更低不过,它们也更加昂贵,且具有更高的反向电流泄露,而这会导致系统问题图2显示的是系统中的 一个用来阻断反向电流的二极管图2:二极管反向电流保护FET由于其低正向电压和高电流处理能力,FET会在你必须 保持较低功率耗散时提供帮助对于一个放置在接地路径中 的N类型金属氧化物半导体(NMOS) FET来说,你使体二 极管的方向与正常电流流向保持一致通过使用这种方法, 如果有人错误地安装了电池,栅极电压为低电平,这就防止 了 FET接通然而,当电池安装正确时,栅极电压为高电平, 它的通道短接至地为了在FET关闭时阻断两个方向上的电流,你还可以将 FET背靠背连接与二极管解决方案相比,电源到负载的压 降更低,不过这种实现方式占用了大量的电路板面积图3 显示了用来阻断反向电流的背靠背FET例如图3:用双FET实现的反向电流阻断负载开关TI负载开关是用来接通和关闭电源轨的集成电子中继 器大多数基本负载开关采用小型集成封装,由四个引脚组 成:输入电压、输出电压、使能、和接地,并且包含多重特 性,其中有反向电流保护图4显示了一个用来阻断反向电 流的负载开关。

图4:负载开关反向电流保护例如,***仪器(TI)的TPS22963 3A负载开关集成 了反向电流保护以及更多其它功能,这些功能全都包含在一 个1.4mm x .9mm的封装内图5显示的是TPS22963在系统 中的常见放置位置图5: TPS22963负载开关有数个原因会导致反向电流,VIN的突然损耗,或者是 电源MUXing中的突发事件这会导致系统损坏,甚至会损 坏电源TI负载开关可以成为管理反向电流的一个尺寸、成 本都很合适的解决方案。

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