電源防反接

每個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)有一個(gè)供電接口，對(duì)于這些需要直流供電的設(shè)備，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)一定需要考慮到其電源接反的情況，一但接反，有可能導(dǎo)致終端設(shè)備內(nèi)部電路燒壞。為了防止誤操作，將電源的正負(fù)極接反，對(duì)電路造成損壞，我們一般需要設(shè)計(jì)防反接保護(hù)電路，這里就介紹下通過二極管、保險(xiǎn)絲和MOS管方式等，防反接保護(hù)電路。

1、串二極管

??采用二極管進(jìn)行保護(hù)，電路簡(jiǎn)單，成本低，占用空間小。如果電源供電反向接入，二極管反向截止不導(dǎo)通，但是二極管的PN結(jié)在導(dǎo)通時(shí)，存在一個(gè) <= 0.7V的壓降，對(duì)電路造成不必要的損耗，比如對(duì)電池供電的系統(tǒng)，電流較大的電路都會(huì)造成比較明顯的影響（電路中，功耗，發(fā)熱都是不可忽略的問題）。

2、串聯(lián)保險(xiǎn)絲、并聯(lián)二極管

??在電路中串聯(lián)保險(xiǎn)絲并聯(lián)一個(gè)二極管。這種防反接電路在輸入處串聯(lián)了一個(gè)保險(xiǎn)絲、并聯(lián)了一個(gè)二極管。當(dāng)電源正接時(shí)，只要負(fù)載電流不超過保險(xiǎn)絲允許范圍時(shí)，保險(xiǎn)絲不會(huì)熔斷，二極管反向截止，輸入電壓沒什么損耗，不影響負(fù)載電路的正常工作。當(dāng)電源接反時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)電流大，保險(xiǎn)絲熔斷，從而實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)功能。但是麻煩的是，每接反一次電路，就要更換一次保險(xiǎn)絲，很是不方便。想省功夫的可以接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，成本比較貴。

3、MOS管防反接

MOS管因工藝提升，自身性質(zhì)等因素，其導(dǎo)通內(nèi)阻技校，很多都是毫歐級(jí)，甚至更小，這樣對(duì)電路的壓降，功耗造成的損失特別小，甚至可以忽略不計(jì)，所以選擇MOS管對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)是比較推薦的方式。

3.1、NMOS管防反接

??剛上電瞬間，MOS管的寄生二極管導(dǎo)通，系統(tǒng)形成回路，源極S的電位大約為0.6V，而柵極G的電位為Vbat，MOS管的開啟電壓極為：Vgs = Vbat - Vs，柵極表現(xiàn)為高電平，NMOS的ds導(dǎo)通，寄生二極管被短路，系統(tǒng)通過NMOS的ds接入形成回路。若電源接反，NMOS的導(dǎo)通電壓為0，NMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護(hù)。

3.2、PMOS管防反接

??上電瞬間，MOS管的寄生二極管導(dǎo)通，系統(tǒng)形成回路，源極S的電位大約為Vbat-0.6V，而柵極G的電位為0，MOS管的開啟電壓極為：Vgs = 0 -（Vbat-0.6），柵極表現(xiàn)為低電平，PMOS的ds導(dǎo)通，寄生二極管被短路，系統(tǒng)通過PMOS的ds接入形成回路。若電源接反，NMOS的導(dǎo)通電壓大于0，PMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護(hù)。
*注：NMOS管將ds串到負(fù)極，PMOS管ds串到正極，寄生二極管方向朝向正確連接的電流方向。

3.3、NMOS管和PMOS管擴(kuò)展接

MOS管的D極和S極的接入：通常使用N溝道的MOS管時(shí)，一般是電流由D極進(jìn)入而從S極流出，PMOS則S進(jìn)D出，應(yīng)用在這個(gè)電路中時(shí)則正好相反，通過寄生二極管的導(dǎo)通來滿足MOS管導(dǎo)通的電壓條件。MOS管只要在G和S極之間建立一個(gè)合適的電壓就會(huì)完全導(dǎo)通。導(dǎo)通之后D和S之間就像是一個(gè)開關(guān)閉合了，電流是從D到S或S到D都一樣的電阻。
實(shí)際應(yīng)用中，G極一般串接一個(gè)電阻，為了防止MOS管被擊穿，也可以加上穩(wěn)壓二極管。并聯(lián)在分壓電阻上的電容，有一個(gè)軟啟動(dòng)的作用。在電流開始流過的瞬間，電容充電，G極的電壓逐步建立起來。

4、開發(fā)總結(jié)

1、二極管，電路簡(jiǎn)單、成本低、占用空間小；缺點(diǎn)是大電流的情況下功耗影響是非常大，發(fā)熱量大。
??2、保險(xiǎn)絲，電壓損耗小，不影響負(fù)載電路的正常工作。反接時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷，麻煩的是每接反一次電路，就要更換一次保險(xiǎn)絲，比較麻煩；使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，成本比較貴。
??3、MOS管，MOS管的內(nèi)阻很小，解決了二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。一般情況下比較常用的是PMOS管電路，PMOS相比NOMS導(dǎo)通需要Vgs大于閾值電壓，由于其開啟電壓可以為0，DS之間的壓差不大，比NMOS更具有優(yōu)勢(shì)。

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審核編輯黃宇