鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3308次 | 2019年09月04日
從原因到措施:如何防止電池接反?
只要是電池供電的系統(tǒng),就一直存在這個問題:您錯誤裝入電池,將正負(fù)極裝反,產(chǎn)生反向極性事件。系統(tǒng)暫時(shí)出現(xiàn)故障或永久損壞。
設(shè)計(jì)為適合其裝配的系統(tǒng)的定制電池有助于最大程度減少不正確插入和反向極性的機(jī)會,但像AAA型、AA型、C型以及D型單體電池等經(jīng)過檢驗(yàn)而可靠的現(xiàn)成電池,乃至CR123、CR2和鈕扣鋰電池也很容易出故障。
過去,設(shè)計(jì)人員使用機(jī)械結(jié)構(gòu)來避免與電池端子的電氣接觸(如果未正確插入電池)。但機(jī)械解決方案遠(yuǎn)不完美。它們通常需要進(jìn)行特殊加工,因?yàn)閺椈捎|點(diǎn)需要控制良好的機(jī)械組件容差,以確保正確插入電池時(shí)接觸良好,但未正確插入不接觸。這些狹小容差可導(dǎo)致長期穩(wěn)定性問題,因?yàn)楸匦枋褂玫膹椈珊陀|點(diǎn)可能彎曲或出現(xiàn)故障。即使是正常使用,周而復(fù)始的正常插入,也可能導(dǎo)致接觸疲勞,并且隨著時(shí)間的推移,限制了可靠性。
但盡管有這些限制,機(jī)械解決方案一直存在,因?yàn)樗鼈兪窃O(shè)計(jì)人員可用于防止不正確電池安裝的唯一實(shí)際方案。設(shè)計(jì)為防止由反相電池導(dǎo)致的反向極性事件的電氣解決方案一直存有爭議。
因?yàn)檎2僮鬟^程中的壓降,通常不選擇使用串聯(lián)二極管。使用二極管接地設(shè)置也不是一個很好的主意,因?yàn)榉聪驑O性事件可能導(dǎo)致電池危險(xiǎn)放電持續(xù)很長時(shí)間并使二極管過熱。
分立式MOSFET需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu),并且可能未經(jīng)過優(yōu)化或特定用于以防止反向極性。在反向極性事件過程中評估性能的關(guān)鍵規(guī)格可能丟失,并且這可能使設(shè)計(jì)人員不得不從數(shù)據(jù)表上的性能特性得出估計(jì)值并猜測安全工作時(shí)間期,令人擔(dān)憂。而且,根據(jù)MOSFET的應(yīng)用方式,它們可能需要一個控制器或其他成本高昂的功能。
多功能IC有時(shí)配備有可防止反向極性的電路,這通常明顯增加了電路的復(fù)雜性,因?yàn)樗鼈兡軌蛟谡珘涵h(huán)境中工作,然后在反向極性模式中工作或不被損壞。因此,多功能IC帶來了巨大的性能和/或成本代價(jià)。由于性價(jià)比權(quán)衡,典型實(shí)施具有相對有限的反向偏壓功能(-2V或-6V)。
專用反極性保護(hù)器件是防止錯誤插入電池的有效方法
然而最近,專用反向極性保護(hù)器件的出現(xiàn)為設(shè)計(jì)人員提供了更可行的電氣可選方案。專用器件(如由飛兆提供的器件)代表的是可防止反向極性且性價(jià)比和性能最高的方法之一,是電池供電系統(tǒng)的極佳選擇。
圖1.顯示的是使用專用器件防止反向極性的電路
此簡單設(shè)置提供持續(xù)可靠的保護(hù)。設(shè)計(jì)需要極小的PCB空間,最大程度地減少了電壓損耗,并在反向偏壓條件下快速有效地進(jìn)行響應(yīng)。
整體成本也不錯。串聯(lián)肖特基二極管通常比專用反向極性保護(hù)器件更便宜,但一旦工作電流開始增大,基于肖特基方法的總成本也就開始上揚(yáng)。出于性價(jià)比權(quán)衡,專用反向極性保護(hù)器件很可能成為最具吸引力的電子方法。
人們會繼續(xù)在電池上犯些錯誤,但設(shè)計(jì)人員防止小意外的方式也很有可能會改變??紤]全面后,專用反向極性保護(hù)器件隨著時(shí)間的推移可能會完全取代復(fù)雜的機(jī)械解決方案。
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