简单的解决方案为反向极性保护
电压半导体能推成反向偏压,从而损害输入在一个集成电路。在一个极端的例子高过电压反向极性,集成电路可以被摧毁,需要更换。常见的单端反极性限制与标准CMOS集成电路I / o建立过程是-0.3 V,和你的反极性保护措施应该防止这种级别的反向过电压。
在本文中,我们将简要分析一些简单的选项从反极性保护集成电路。这些选项适用于电池、电源和调节器电路提供直流电源集成电路过压或其它负载敏感。
反极性保护电路
反极性保护元件和电路的目的是降低过电压,使其不能达到保护负载一旦外加电压的极性相反。反极性组件通常是作为一系列元素放置在保护电路。当正常运行(正电压),设备具有低阻抗和最小的电压降。在反极性,设备应该高阻抗,这样电压达到保护电路保护电路被删除。
有三个原则组件用于反极性保护:
- 硅二极管
- 肖特基二极管
- p型MOSFET
硅二极管
最简单的方法添加直流反极性保护电路是将一系列二极管的负载或电路的保护。下面的线路图显示了正确的位置。
一个简单的串联二极管可以提供显著的反向极性保护。
一旦反向极性事件发生时,将驱动二极管反向偏压。这迫使二极管限制反向极性电压很低的值(少于-300 mV限制CMOS I / Os)。相应的电流也会非常低。这是因为只有电流的电路是二极管的漏电流。
肖特基二极管
肖特基二极管执行相同的函数作为一个基本的半导体二极管。这些组件有更高的泄漏电流在反向偏压,但是他们可能也有正向电压要低得多。肖特基二极管和硅二极管,在这些组件有两个重要的规范,要考虑:
- 泄漏电流
- 击穿电压
泄漏电流偏差的组件或电路被保护在反向极性事件;一些电路或组件可能低电流评级与负电压驱动时,这应该检查以确保组件提供充分保护。如果反极性驱动二极管太深成反向偏压,二极管的反向电压可能超过击穿电压再次,二极管将开始进行。这个定义的最大反向电压,可以保护。
p型MOSFET电路
可以用作p型耗尽型MOSFET toggleable反极性保护元素放置在反向串联的保护电路。一个例子如下所示。在这个电路中,场效应晶体管,身体面向二极管允许正向偏压在正极性操作。反极性发生时,现在的场效应晶体管开关和身体二极管反向偏压,导电块,只允许泄漏电流达到负载。
用p型MOSFET反向极性保护。
的齐纳二极管这里也起着重要的作用在保护MOSFET的损坏。MOSFET的最大gate-source (vg)电压,它可以维持。vg的齐纳二极管限制在这些水平,所以它本质上提供了一些过电压保护装置。它允许电流在反向极性开关和超过击穿时,可以设置以下MOSFET的栅电压的限制。
这里显示的图表说明了基本策略应用反向极性保护。这些电路可以构造更复杂的版本的目标情况下,电池充电和更高的电压/电流等津贴。
模拟反极性保护
模拟反极性保护很简单,它可以执行与直流分析和瞬态分析。在直流分析中,应用过电压可以横扫一系列可能的反极性值,以及由此产生的电流和电压保护电路的输入是监控。常见的二极管和场效应管直流模型,可用于这一目的。
检查一个动态反向极性事件,瞬态分析模拟需要检查电压和电流在I / O时间。这将允许一个设计师如何传递给受保护电路的电压,产生的偏置电流随着时间的不同而不同。通常,由于系列提供的过电压保护电路,电压/电流的变化率在I / O引脚保护组件将会非常缓慢。
当你需要设计和评估反极性保护电路和元件,使用仿真工具的配套PSpice软件从节奏。PSpice软件用户可以访问一个强大的香料模拟器等专业设计能力模型创建、绘图和分析工具,等等。