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パワーMOS FETで逆接続による回路焼損防止回路2012/03/26 00:49:44



とある設計で、ACアダプタの極性が違うものが挿し込まれた場合の保護回路を盛り込もうと考えていた。普通ならダイオードを使用するが、今回扱う電流が大きいので、ショットキーバリアダイオードすら使いたくない所。

それを簡単に解決する方法がある。MOS FETを使えばいいだけである。
PチャンネルFETを使えばグラウンドが共通になって、簡単に実現できる。万一電源が逆になっても全く問題が無い回路であり、ダイオードの様に電圧降下も起きない。

参考文献として、IRFの「HEX FETによる逆接続保護により、電池寿命が倍増」(pdf)を参考にすると良いだろう。
追記:上記日本語のリンク切れなので、英文リンク



パワーMOS FETを使って逆接続防止回路

実際の電源逆接続保護回路例。(Q2.1ゲート、2ドレイン、3ソース、CN1は電源スイッチ)2SJ377、2SJ668などのPchでオン抵抗が十分小さい物がよい。ドレインからソースにかけて寄生ダイオードが入るが、ゲートがグラウンドに接続されているので貫通状態となり、それを無視出来る。静電対策でインピーダンスを下げるため、100K~数MΩ程度の抵抗をドレインとGNDに入れる。秋月電子で安く売っているIRFのIRLML6402も使える。
最近秋月で取り扱っているDMG3415Uでも問題ない。



手持ちの2SJ377が大量にあるので、ちょっと実験。1アンペア程度負荷を入れて使ったが問題ないようだ。電源を逆接続にするとちゃんとブロックしてくれる。電圧降下も殆ど起きない。

今回は逆極性のプロテクションだが、過電圧については保護していない。もし、それを盛り込むのであれば、オーソドックスなツェナーダイオードを入れて、直前のヒューズを切る回路や、DC/DCコンバータで受ける方法が考えられる。

何にしても、このFETプロテクションは定番になりそうだ。

例えばルーターの回転制御回路を入れた時、電池の極性が逆になる恐れがある所に使えたりする。モーターは電流を沢山流すので、ダイオードではとても大きなダイオードが必要になり、更に電圧降下がつきまとうが、パワーMOSFETならとても小さなON抵抗で大電流が流せられるし、パッケージも比較的小さい物が使える。







余談:まずは回路図を1日で起こして、配線をしながらピン番号をCADに入力。レイアウトを含め8時間位かかったかな。自分用なら適当に配線するのだが、納品物件なので丹精込めて製作w



動作確認とバグ取りが終わったら、ホットボンドで固める予定。ホットボンドで固めた後、外したい場合は、急冷剤をボンドにかけて冷やし、ペンチなどではさむと簡単に割れる。



というわけで、この回路を盛り込んで製作中。
PIC16F887(pdf)は昔ながらのPIC16F877Aの上位互換。パラレルIFが省かれた分、内蔵オシレータとMCLRがついてきている。初めて使うチップなのだが、まあ動くだろうw






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