有很多方法可防止反向極性產(chǎn)生破壞作用，但其中有一些方法更好。例如，對(duì)于工作電流超過100 mA的系統(tǒng)，其功耗和壓降可能是個(gè)問題，我們通常建議使用以下兩種方法之一： 保險(xiǎn)絲和瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)，或?qū)Ｓ梅聪驑O性保護(hù)器件。

 

 

如果主要問題是防止災(zāi)難性故障，并且不需要反向偏壓重置，則“保險(xiǎn)絲和TVS”方法（圖1）是極好的方法。它以某種可重置的方式（假設(shè)瞬變時(shí)間短至足以避免打開保險(xiǎn)絲）有助于保護(hù)系統(tǒng)和最終用戶以防短時(shí)瞬變（正極和負(fù)極），并在瞬變時(shí)間延長(zhǎng)的情況下安全地關(guān)斷系統(tǒng)。

圖1. “保險(xiǎn)絲和TVS”方法

 

在反向偏壓足夠大的事件中，此方法可安全地?cái)嚅_器件，并為過壓瞬變和短時(shí)反向極性瞬變提供某種程度的可重置保護(hù)。必須仔細(xì)驗(yàn)證使用的保險(xiǎn)絲的預(yù)期壽命，并且必須小心匹配保險(xiǎn)絲/二極管組合以避免災(zāi)難性故障模式。一旦觸發(fā)以響應(yīng)持久性故障，保險(xiǎn)絲將永久斷開，因此這并非適用于長(zhǎng)時(shí)瞬變的可重置方法。

 

永久開路在成本和空間要求方面都具有優(yōu)勢(shì)。由于保險(xiǎn)絲可設(shè)計(jì)為在持久性故障中斷開，因此您不必確定二極管及其關(guān)聯(lián)的散熱片結(jié)構(gòu)的大小以支持持久的過壓或欠壓情況。您可以根據(jù)預(yù)期的瞬變事件以及斷開保險(xiǎn)絲需要什么來確定二極管的大小。這樣就能節(jié)約二極管的成本并實(shí)現(xiàn)更小的電路板。

 

“保險(xiǎn)絲和TVS”方法也有一些限制。保險(xiǎn)絲必須有串聯(lián)電阻才能起作用，并且如果要提供保護(hù)，必須有足夠的電阻來激活。這種電阻會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生一些功率損耗，并可能在正常操作中使保險(xiǎn)絲發(fā)熱和熱循環(huán)。令人遺憾的是，許多采用最低電阻的保險(xiǎn)絲技術(shù)也最易受疲勞影響。仔細(xì)選擇正常操作時(shí)間更長(zhǎng)的保險(xiǎn)絲。

 

在過壓事件中，當(dāng)二極管分流到地面并拉動(dòng)足夠的電流來降低電源電壓時(shí)，二極管匹配可能是個(gè)問題。如果尺寸不合適，二極管可能在未打開保險(xiǎn)絲的情況下使電路板過熱或在保險(xiǎn)絲打開之前二極管可能出現(xiàn)故障。這就可能導(dǎo)致耗電量不足以打開保險(xiǎn)絲的下游熱事件，并因此而無法達(dá)到首先使用保險(xiǎn)絲的目的。

 

如果需要反向偏壓重置，則TVS可與正溫度系數(shù)(PTC)電阻（或熱敏電阻）一起使用。但匹配要求更嚴(yán)格并且尺寸增大，因此需要驗(yàn)證反向偏壓事件中的系統(tǒng)級(jí)保護(hù)。

 

 

添加反向偏壓重置的更好方法是使用專用反向極性保護(hù)器件（圖2）。

圖2. 專用反向極性保護(hù)器件方法
 

由于專用器件專為保護(hù)反向偏壓或反向極性而設(shè)計(jì)，因此可將操作功耗保持在極低水平。串聯(lián)電阻可反映應(yīng)用需求，并且與使用PTC電阻、保險(xiǎn)絲或串聯(lián)二極管時(shí)的情況不同，串聯(lián)壓降不是正常操作的一個(gè)需求。

 

通過利用極低電阻的可能性，您可根據(jù)需要最大限度降低功耗和壓降。這對(duì)效率和器件尺寸很有利，因?yàn)閮?yōu)化了封裝功耗的需求。靜態(tài)電流保持在極低的水平。過壓保護(hù)等額外特性可集成到器件中，從而在最大限度降低其成本的同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)最大程度的保護(hù)。

 

專用器件因結(jié)合了所有這些特性而成為最易實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比最高的方法之一。這也是升級(jí)電池供電器件的理想方法，其使用機(jī)械解決方案避免因電池安裝不當(dāng)而引起的反向極性。