电源电路中常见的防反接电路有二极管防反接电路,自恢复保险,二极管防反接电路是通过利用二极管的单向性来达到保护电路的效果,自恢复保险丝是利用短路时电流大,熔断保险丝造成开路来保护电路。电路中还以一种常见的利用MOS管来保护电路防反接。
PMOS管子的防反接电路见下图,PMO管子导通的条件是VGS<0,下图中PMOS管子的G极通过电阻短接到GND,当输入端接入电源的正向电压时,电源的电流通过PMOS管的体二极管流向S极,回到电源的负极。
PMOS管防反接电路
下图传统的PMOS防反电路,MOS管体内的二极管的两端电影呀也就是PMOS管两端的电压,PMOS管导通时,体内的二极管被短路,此时体二极管两端没有压降,也就是mos管的D极和S的极的电压相等,电源正常接入时,LED被点亮,R1是限流电阻。当电源反接,也就是VIN输入负电压,GND接入正极,此时,VGS大于0,PMOS管子截止。电阻Rg是缓冲电压的。当GS是两端电压过高,二极管就会被反向击穿,在一定的反向电流内,反向电压不会随反向电流发生变化,当输入电压过高,二极管损坏,造成MOS 管损坏,从而达到保护电路的作用在电源反接时。但是PMOS管用于防反接也有问题:首先PMOS管子相对于成本来说较贵,该保护电路存在反灌电流,输入电压跌落时,PMOS依旧保持畅通,可能会导致系统电源中断。
传统的PMOS防反电路
NMOS管子相对于PMOS管做防反接电路,成本低。NMOS管一般用下管,PMOS管用上管。
NMOS管当电源的输入接法正确时,由于NMOS管的开关特性,NMOS管子的G极输入高电平时候,VGS大于0,此时MOS管导通,电路能够正常工作;当输入的电源反接时,由于NMOS管的开关特性,G极输入电平低,VGS小于0,NMOS管截止,NMOS管子的D极和S极无电流通过,而且体二极管的方向与电流输入方向相反,此时NMOS管断路,从而保护后级电路当电源反接时。
NMOS管防反接电路图
NMOS管做电路反接保护的优点:首先,价格方面,NMOS比PMOS便宜,MOS管内部电阻是毫欧级别,损耗小。
NMOS管做电路反接保护的缺点:该电路结构复杂;输入电压较高时,需要适当改变G极串并联电阻阻值,或者在GS间并入稳压二极管来保护MOS管。
NMOS管做电路反接保护的使用场景:适用于电压较低的场合,VDS应当满足最高反向电压的电压要求,否则体二极管可能被击穿。电流很大时,应该考虑NMOS管的耐流特性以及是否需要加散热片来散热。
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