DC電源輸入防反接保護電路

電源防反接

每個產品設計時都會有一個供電接口，對于這些需要直流供電的設備，我們在設計時一定需要考慮到其電源接反的情況，一但接反，有可能導致終端設備內部電路燒壞。為了防止誤操作，將電源的正負極接反，對電路造成損壞，我們一般需要設計防反接保護電路，這里就介紹下通過二極管、保險絲和MOS管方式等，防反接保護電路。

1、串二極管

??采用二極管進行保護，電路簡單，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通，但是二極管的PN結在導通時，存在一個 <= 0.7V的壓降，對電路造成不必要的損耗，比如對電池供電的系統，電流較大的電路都會造成比較明顯的影響（電路中，功耗，發熱都是不可忽略的問題）。

2、串聯保險絲、并聯二極管

??在電路中串聯保險絲并聯一個二極管。這種防反接電路在輸入處串聯了一個保險絲、并聯了一個二極管。當電源正接時，只要負載電流不超過保險絲允許范圍時，保險絲不會熔斷，二極管反向截止，輸入電壓沒什么損耗，不影響負載電路的正常工作。當電源接反時，二極管導通，此時電流大，保險絲熔斷，從而實現電路保護功能。但是麻煩的是，每接反一次電路，就要更換一次保險絲，很是不方便。想省功夫的可以接自恢復保險絲，成本比較貴。

3、MOS管防反接

MOS管因工藝提升，自身性質等因素，其導通內阻技校，很多都是毫歐級，甚至更小，這樣對電路的壓降，功耗造成的損失特別小，甚至可以忽略不計，所以選擇MOS管對電路進行保護是比較推薦的方式。

3.1、NMOS管防反接

??剛上電瞬間，MOS管的寄生二極管導通，系統形成回路，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，柵極表現為高電平，NMOS的ds導通，寄生二極管被短路，系統通過NMOS的ds接入形成回路。若電源接反，NMOS的導通電壓為0，NMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護。

3.2、PMOS管防反接

??上電瞬間，MOS管的寄生二極管導通，系統形成回路，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），柵極表現為低電平，PMOS的ds導通，寄生二極管被短路，系統通過PMOS的ds接入形成回路。若電源接反，NMOS的導通電壓大于0，PMOS截止，寄生二極管反接，電路是斷開的，從而形成保護。
*注：NMOS管將ds串到負極，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管擴展接

MOS管的D極和S極的接入：通常使用N溝道的MOS管時，一般是電流由D極進入而從S極流出，PMOS則S進D出，應用在這個電路中時則正好相反，通過寄生二極管的導通來滿足MOS管導通的電壓條件。MOS管只要在G和S極之間建立一個合適的電壓就會完全導通。導通之后D和S之間就像是一個開關閉合了，電流是從D到S或S到D都一樣的電阻。
實際應用中，G極一般串接一個電阻，為了防止MOS管被擊穿，也可以加上穩壓二極管。并聯在分壓電阻上的電容，有一個軟啟動的作用。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、開發總結

1、二極管，電路簡單、成本低、占用空間??；缺點是大電流的情況下功耗影響是非常大，發熱量大。
??2、保險絲，電壓損耗小，不影響負載電路的正常工作。反接時保險絲熔斷，麻煩的是每接反一次電路，就要更換一次保險絲，比較麻煩；使用自恢復保險絲，成本比較貴。
??3、MOS管，MOS管的內阻很小，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更具有優勢。

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審核編輯黃宇