从原因到措施：如何防止电池接反？

来源：宝鄂实业 2019-04-03 11:14 点击量：次

反极性形成原因及对此可采取的措施

　　没有人希望他们的系统出现故障，甚至更严重的起火燃烧。但如果允许反向极性进行破坏，就可能会发生上述情况。

　　反向极性是稳态反向偏压或负瞬态的结果。这是一种危险的电气状况，一旦系统出厂即很难防止。

　　反向极性风险是各种常见应用中的实际威胁，包括移动电子、电池供电系统、连接至汽车电源的器件、直流供电的玩具、具有桶插孔连接器的产品，或任何经受负电压热插拔或电感瞬变的DC器件。支持USB连接和/或USB充电的系统尤其易受影响。

　　下面是反向极性的一些最常见原因：

　　●使用第三方生产的售后市场充电器或电源

　　第三方充电器的市场日益增长，但并非所有充电器都设计都具有反向极性防护。在某些情况下，充电器具有反向电气触点或者极性可由用户设置，这就为出错留下了空间。

　　●使用USB的“热插拔”功能

　　总线处于带电状态时能方便地连接或断连移动设备意味着“热插拔”操作正在增加，热插拔瞬变的幅度也是如此。这些电感瞬变可将总线摆动至反向极性条件。尽管这些摆动的时间往往很短，但幅度很大。超过±20 V的电压轨摆幅已在“热插拔”操作中测量到。此瞬变对断开连接的器件和电压轨上的其他器件都可能会产生影响。当充电电流增大时，此问题只会更严重。

　　●使用未正确插入的锂电池

　　电池供电的系统可能出现故障，这是因为电池未正确插入，其正负极插反。对于AAA型、AA型、C型以及D型单体电池、或CR123、CR2或钮扣锂电池等使用传统外形尺寸的器件来说尤其如此。如果正确插入电池，机械解决方案可防止与电池端子的电气接触，但这些解决方案需要自定义模制并可经受一段时间后的接触疲劳。

　　●发展中国家中墙壁插头的使用

　　世界上还有一些地方的电力基础设施具有较少的保护要求，因此，电源可在线路上向下传输大电压瞬变。室内布线使情况变得更糟。过去，传统白炽灯能有助于吸收和抑制电源线上的瞬态能量，但像LED和CFL等新类型产品没有相同的抑制特性。通过移动至LED和CFL的节能工作可能产生从未遇到过的问题。

　　●将器件插入汽车（或飞机、火车等）的电源

　　在许多情况下，交通供电中的电源适配器包括反向极性保护，但也有例外，特别是在低成本替代产品中。不知情的用户只是将器件插入汽车的打火机插孔中就可能导致反向极性事件，因为他没有意识到打火机插孔可导致器件故障。

　　由于有太多方式可触发反向极性事件，设计人员务必尽其所能在系统出厂前防止反向极性以免造成损坏。

小于100mA系统中反极性的最佳保护方法

　　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2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。