防止DC电源反接的方法——SS14的用法

防止DC电源反接的方法——SS14的用法2010-02-23 14:36

防止DC电源反接的方法——SS14的用法

电源是PCB板的重要部分，每个芯片都需要电源供给。芯片其实是挺脆弱的，只要正负接反得话，大多数就会挂掉，相信很多人都有惨痛经历，我也不例外，从开始到现在估计也废了好几百RMB。大多数反接的情况其实是可以避免的，所以要想办法防止电源反接。

防止DC电源输入反接的3种

1)串联有4只二极管的全桥。优点是无论正接、反接，电源都能正常工作。缺点是要损失

1.2V ~ 1.4V的电压。

2)串联有1只二极管。优点是电路简单、可靠。但有0.7V的压降。

3)串联自恢复保险，在保险后面的电源正、负极反向并联1只二极管。优点输入电压没有损耗。缺点是成本较高。当然亦可把自恢复保险换成普通保险丝。这样材料成本虽然降低，但维护成本反而大大增加。

对于第一种方法，可以用肖特基二极管SBD（Schottky Barrier Diode）代替普通的二极管。肖特基二极管的优点在于正向偏置电压较低，这样的话损失的压降小。

至于肖特基二极管SBD的具体原理，可以参考下面一篇文章：

肖特基势垒二极管 - EEWiki

整理桥式防护电路

Altera的DE2的原理图上有这样的防护设计。无论输入电源正接还是反接，都可以正向导通。

具体整流桥的原理可以参考网友Yoghourt的《初学者对于Cyclone II 开发板电源选择的看法》一文。

1、3脚是连在一起的。当2脚接正(+)，3脚/1脚接负(-)时，①通道导通(D6、D8正向导通，D6、D7反向截止)。

当2脚接负(-)，3脚/1脚接正(+)时，②通道导通(D6、D8反向截止，D6、D7正向导通)。肖特基二极管SS14

在这种整流桥式的防护电路中用的比较多的肖特基二极管是SS14。

同系列的有SS12、S13、S14、S15、S16、SS18、S100。后面一个数值分别表示反向耐压值(Maximum Repetitive Reverse Voltage)，SS12反向耐压为20V，S100反向耐压值为100V。

SS和SK是一样的，sk1*平均整形正向电流(Average Rectified Forward Current)是1A，sk3*是3A，sk5x是5A,sk1x后面的x是对应的电压.因为sk**和1N58指标相似,所以一般互用。1N58系列是直插芯片。

SS/SK系列尺寸大小

SS、SK系列的贴片肖特基二极管的封装基本都是DO-124AB。但我买了SS34后发现，比DataSheet上的封装小，与1206相近。因为这系列有很多国产货，尺寸大小各不相同，所以还是以实际买到的为准。

SS/SK系列正负

有一白色标志的为阴极(负极)。

实际测量

整流桥采用4个SS34（3A正向电流、40V反向耐压）。输入为AC/DC的电源适配器，DC输入电压为5.18V（标称5V），2.5A。输出为4.54V。输出电压对于输入电压的2个二极管电压的压降（5.18V-4.54V=0.64V）。每个SS34的正向压降为0.32V小于0.5V（3A 时），因为这是负载小的情况。从下图也可以看出SS34正向压降与正向电流的关系。

DC插头选择

『整理』关于cycloneII开发板电源的选择

摘要：初学者对于Cyclone II 开发板电源选择的看法

一直不太明白一块FPGA开发板中要输入7.5V，9V或者12V的直流电源，还要用不同的电压调节器输出5V，在转换成适合开发板上个器件所需的各种电压，为什么不直接输入5V。

一、电源大小的选择：

选择电压的大小主要取决于电路板的功耗，对于FPGA来水功耗一般不会太大，主要是开发板还有很多外设，总功耗基本上是把一些主要器件的功耗加起来，比如FPGA芯片，CPU，DDR，Power Switch等。

一块电路板功耗是一定的，而且所用到的电源又很多，P=UI，当U增大时，I就减少了，所以使用较大的电源首先会降低传输过程中的功耗。另外，当电源进入电路板后，经过开关电源分压成所需要的不同电压，这是常规做法，电源有线性和开关之分。

还有一种说法电源线太长会有压降，电源一般用9-12V，降压使用

MC334063一类的DC-DC。电源电压的选择还要考虑整流芯片的最小压降，要留有余量，防止电压波动。如果板子耗电量很大，就不能使用静态的整流芯片，否则耗散功率太大，发热太大。整流芯片会因为温度太高，输出电压会下降。

一般一块开发板，如果是12V电源，电流不会超过1.5A，总功耗不会超过15W。

二、电源防反接保护电路

电源输入有防反接二极管，或者桥电路。通常开发板上的几种电源需要加去耦电容，用于对电源的波动退耦，根据电路实际符合来调整，也可不加。如果FPGA电路比较复杂，耗电高，还要加额外的电容。

（1）直接串入一个肖特基二极管,插反了就不通。

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。肖特基二极管不是利用P 型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是用贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。它属一种低功耗、超高速半导体器件。

肖特基二极管的V-I特性和普通的PN结非常类似，但与一般二极管相比，肖特基二极管有两个重要差别：

①、由于制作原理不同，肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子在PN结附近积累和消散的过程，所以电容效应非常小，工作速度非常快，特别适用于高频或开关状态应用。

②、由于肖特基二极管的耗尽区只存在于N型半导体一侧（金属是良好导体，势垒区全部落在半导体一侧），相对较薄，故其正向导通门坎电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V），如上图所示。

但是，也由于肖特基二极管的耗尽区较薄，所以反向击穿电压比较低，即耐压比较低，大多也不高于60V，最高仅约100V，限制了其应用范围（近几年，也有100V以上的高压SBD上市）。且反向漏电流比PN结二极管大。

最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

选二极管要选择一个管压降小的。如果要求工作电流比较大，还要选择电流大一点的二极管。

（2）整流桥电路防反接

整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电，通常电源中采用四颗二极管实现。用整流电路。电源反接也没事，可继续使用。

值得一提的是，整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0.01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。

直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。

脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量

半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)