原创 小于100mA系统中反极性的最佳保护方法(反极性保护之三)

低电流系统 — 即工作电流低于100 mA或200 mA的系统 — 涵盖各种应用，从安全系统和火警报警器到适用于楼宇自动化、公共地址和数据网络的系统。

其中包括许多不同的工作环境，设计人员无法始终预测其系统将以何种方式在何处使用。根据具体情况，系统可能暴露于稳态反向偏压或负瞬变等不良电气条件下，这可能导致反向极性事件并损坏系统。

结果可能如同电气故障那么简单，但如果情况很严重，则可能导致火灾。因此，设计人员增加电路来防止反向极性带来的负面效应并不罕见。

有多种方法可实现这一点，但对于低电流应用，其效率通常较少成为问题。只要系统可耐受功耗并且工作电压压降与各方法相关联，即可使用串联PN或肖特基二极管这两种简单方法来达到目的。

串联PN二极管

如果设计可接受较大的串联压降(±1 V)，或可能有高电压反向瞬变(> 200 V)，那么使用串联PN二极管是个不错的选择。图1提供了设计示例。这是可提供快速阻断、可重置功能和高击穿电压的简单低成本解决方案。

图1. 串联二极管方法

 此二极管的功耗最少，因此较少需要散热片，且成本较低。只要器件在正常操作或可能的故障条件期间不过热，系统就会正常工作。

即便如此，该解决方案并非适用于每个设计。成本优势很快会随着工作电流的上升而消失。而且，在较高电流下，功耗越大，最终所需的二极管也就越大越昂贵，需要采用导热性更好的封装和散热结构。

此外，在低电压系统中(≤5V)，二极管压降可能需要额外下游升压电路，这就使本来预计为低成本的方法实际上变得很昂贵。

因此，在使用PN二极管方法之前务必记住这几条。

 串联肖特基二极管

类似但应用更广泛的方法是使用串联肖特基二极管代替串联PN二极管。该压降更低一点(±0.6 V)而且设计消耗的功率更少。

图2显示的是肖特基二极管的设置。此配置提供出色的阻断、简单的设计导入和低成本。其还可重置并且可能支持相对较高的击穿电压(> 200 V)。

 图2. 串联肖特基二极管方法

 压降较低可减少与传统PN二极管有关的热管理需求，而这可能实现更小且成本更低的封装。

尽管如此，仍需要小心，因为压降对于许多应用来说可能仍过高。而且，尽管肖特基二极管的工作范围比串联PN二极管的广，此方法的最佳应用仍是使用低于200 mA的电流且具有更高电压(>5 V)的应用。

结论

无论采用哪一种方法，都要考虑压降和功耗这两个主要方面。假设这两个参数都在可接受范围内，那么两种方法都能以低成本有效地保护低电流系统，使其免受反向极性事件可能导致的损坏。如果压降或功耗成问题，则可考虑飞兆的FR器件等有源解决方案。

 相关链接：

应用指南

AN-9739智能开关反向电池保护

http://www.fairchildsemi.com.cn/an/AN/AN-9739.pdf

反向极性保护器件

http://www.fairchildsemi.com.cn/search/discretes/circuit-protections/reverse-polarity-protection/

灵活、节省空间的反极性保护器
http://www.fairchildsemi.com.cn/Assets/zSystem/documents/collateral/benchmarks/2012-Volume-04-Benchmarks.pdf