在沒有防反接電路的設(shè)計(jì)中，如果用戶接反電源正、負(fù)極，可能會發(fā)生意外事故或者燒壞電子產(chǎn)品。為了防止這些意外發(fā)生，提高產(chǎn)品的可靠性，我們可以設(shè)計(jì)一個防反接的電路。我們可以用二極管設(shè)計(jì)防反接，也可以用場效應(yīng)管設(shè)計(jì)防反接電路。場效應(yīng)管導(dǎo)通內(nèi)阻很小，通常只有幾個毫姆，壓降非常小。使用二極管設(shè)計(jì)防反接電路雖然簡單、成本低，但會占用較多的壓降。
PMOS管防反接電路
用P溝道場效應(yīng)管防反接電路是最常見的設(shè)計(jì)，可以把PMOS管加在電源正極一端。
如果正確接電，PMOS管的寄生二極管會導(dǎo)通，電源通過負(fù)載形成回路，柵極（G）電位為零，源極（S）電壓比電源電壓低大約0.6V，Vgs為負(fù)，使PMOS管導(dǎo)通，電流就可以正常的從漏極（D）流向源極（S），使后端電路正常工作。
如果輸入的電源正、負(fù)極接反，場效應(yīng)管的G極是高電平，PMOS管不導(dǎo)通，后端電路不工作，起到保護(hù)作用。
NMOS管防反接電路
用N溝道的場效應(yīng)管同樣可以設(shè)計(jì)防反接電路，用NMOS管設(shè)計(jì)防反接電路時，NMOS管放在負(fù)極端。
正確接電時，剛上電時，NMOS管的寄生二極管導(dǎo)通，源極（S）的電位大約為0.6V，柵極（G）電壓為電源電壓，如果Vgs大于門極開啟電壓，場效應(yīng)管導(dǎo)通，電流就可以正常的從源極（S）流向漏極（D），使后端電路正常工作。
如果電源正負(fù)極接反，柵極（G）電位為零，NMOS管不導(dǎo)通，后端電路不工作，起到保護(hù)作用。
二極管防反接電路
二極管防反接電路是最簡單的，成本也低。利用二極管單向?qū)ǖ奶匦?，電源正、?fù)極接反后，電流不能通過二極管，起到保護(hù)作用，但二極管的導(dǎo)通壓降壓較大，一般都會有0.3V~0.7V，會占用電源較多的壓降，對電源壓降要求不高的應(yīng)用可以使用二極管設(shè)計(jì)防反接電路。
防反接的二極管可以設(shè)計(jì)在電源正極一端，也可以設(shè)計(jì)在電源負(fù)極一端。
場效應(yīng)管防反接電路其功能和二極管防反接電路一樣，其目的都是防止電源的正負(fù)輸入端接反而導(dǎo)致負(fù)載電路燒毀等意外情況發(fā)生。場效應(yīng)管防反接電路相比二極管防反接電路最大的優(yōu)勢是幾乎零壓降，二極管的壓降一般都0.5V~1V左右，但是場效應(yīng)管就不一樣了，場效應(yīng)管的內(nèi)阻很小，小的只有幾mΩ。假如5mΩ的內(nèi)阻，經(jīng)過1A的電流壓降只有5mV，10A電流壓降也才50mV。
其缺點(diǎn)是成本高、電路略復(fù)雜。二極管防反接其電路設(shè)計(jì)簡單，只需串聯(lián)一個二極管即可，成本也低，缺點(diǎn)是壓降大，即使幾十mA的小電流二極管的壓降也有0.4V~0.6V左右，使用場效應(yīng)管其壓降能做到1mV以下，相差好幾個數(shù)量級。
代替電源正極串聯(lián)二極管的設(shè)計(jì)方法
如下圖左側(cè)為常見的電源正輸入端正向串聯(lián)一個二極管用于防止電源反接，這是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕ㄕ驅(qū)?，反向截止）。圖右側(cè)為相應(yīng)的場效應(yīng)管防反接電路設(shè)計(jì)，采用P溝道的場效應(yīng)管（P-MOS管）代替二極管。請注意P-MOS管D極和S極的方向，接錯起不到防反作用。
防反接原理分析：當(dāng)電源正負(fù)極輸入正常時，電源正極經(jīng)過場效應(yīng)管Q1后正電壓通過寄生二極管D1從漏極（D）流向源極（S），此瞬間電路板有有相應(yīng)電源，只是有二極管壓降約0.7V，控制極G極串聯(lián)電阻后接到電源負(fù)極。G極和S極之間有相應(yīng)的壓差，VGS=-（VCC-0.7），P-MOS管導(dǎo)通，電流從MOS管流過，壓降減小。也就是說，上電瞬間，電流先從寄生二極管D1流過，此時壓降較大，電流經(jīng)過P-MOS管的S極之后，P-MOS管導(dǎo)通，電流從MOS管經(jīng)過，壓降變小。
當(dāng)電源正負(fù)極反接時，P-MOS管的G極為正電壓，MOS管截止，其寄生二極管D1也截止，S極也為正電壓，無法觸發(fā)P-MOS管導(dǎo)通，因此起到防反接作用。
代替電源負(fù)極串聯(lián)二極管的設(shè)計(jì)方法
如下圖左側(cè)為電壓負(fù)輸入端串聯(lián)二極管的防反接電路，正電壓從電路板經(jīng)過二極管，二極管導(dǎo)通，當(dāng)電源正負(fù)極接反時，二極管截止。圖右側(cè)為相應(yīng)的使用場效應(yīng)管設(shè)計(jì)的原理，采用N-MOS管進(jìn)行設(shè)計(jì)，請注意N-MOS管D極和S極的方向，接錯起不到防反作用。
防反原理分析：當(dāng)電源正負(fù)極輸入正常時，N-MOS管的控制極G為正電壓，接通瞬間，電路板負(fù)極電流從寄生二極管D1流向電源負(fù)極，此時若電壓滿足要求，電路板是可以正常工作的，只是有約0.7V的壓降。當(dāng)負(fù)極電流流向電源負(fù)極之后，N-MOS管的S極為低電平（電壓約0.7V），VGS=VCC-0.7V，場效應(yīng)管導(dǎo)通，壓降變小。其工作原理也是，剛開始場效應(yīng)管截止，電流走寄生二極管，之后S極變低電平觸發(fā)場效應(yīng)管導(dǎo)通，電流走場效應(yīng)管。
總結(jié)：N溝道和P溝道場效應(yīng)管都可以設(shè)計(jì)防反接電路，但是其設(shè)計(jì)方法不同，一個是接在電源正輸入端，一個是接在電源負(fù)輸入端。使用場效應(yīng)管作為防反接電路設(shè)計(jì)，一般使場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)，內(nèi)阻小，管子內(nèi)耗也小。因此，一般應(yīng)用在輸入電源較大的場合，一般5V以上，具體要看管子飽和時的控制電壓，不同管子其飽和時控制電壓不同，一般5V~10V。比如3.3V電源系統(tǒng)就不適合使用場效應(yīng)管作為防反接電路設(shè)計(jì)了，因?yàn)橛|發(fā)電壓只有3.3V-0.7V=2.6V，無法觸發(fā)場效應(yīng)管導(dǎo)通。
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