在
电子电路设计中,电源防反接是一个至关重要的问题,因为电源反接可能会对后级设备造成严重的损坏。基于
二极管和 MOS 管的电源防反接电路是常用的解决方案,下面我们来详细了解一下。
以常用的 5V/2A 电路为例,将常用二极管串联在电路中是一种基本的防反接方法。当电源反接时,二极管会承担所有的电压,从而有效防止电源反接损坏后级设备。然而,这种方案存在明显的缺点,即二极管上的压降较大,会导致较高的损耗。虽然使用
肖特基二极管可以在一定程度上减小损耗,但在电源电压更低的情况下,仍然会对电路产生较大影响。

使用反并二极管和保险丝的组合,在正常运行时基本没有损耗。当电源反接时,电源侧接近短路,保险丝会熔断,从而实现保护功能。不过,这种方案也有不足之处。在反接发生后,二极管和保险丝一般都需要更换。而且,输入反接时会产生一个负压,后级设备仍然有可能受到损坏。

基本的 PMOS 防反接电路利用了 PMOS 的寄生二极管。当电源正接时,寄生二极管导通,S 极电压升高,使得 VGS ≈ -Vin,从而使 PMOS 开启。一般来说,PMOS 的导通电阻在数十 mΩ,导通损耗远低于二极管。当电源反接时,寄生二极管截止,VGS = 0V,PMOS 关断,后级设备电压为 0,实现了防反接的功能。

如果使用的 PMOS 的 Vgs 耐压低于电源电压,可以使用稳压管来限制 Vgs。或者在输入电压基本不变的情况下,也可以使用电阻分压的方法。
- 在选择 PMOS 时,需要考虑合适的 Vds、Vgs 耐压,选择低 Rds 的型号可以进一步减小损耗。
- 要注意 PMOS 上的功耗和散热问题,以确保电路的稳定性。
- 由于 PMOS 开启后电流可双向流动,因此这个电路的负载不能是电池等电压源。否则,当负载电池有电压时,实际上 PMOS 还是会开启,输入反接仍会导致过流。
