電源防反接小結
原創霽風ai 最後發布於2018-05-08 00:01:24 閱讀數 15349 已收藏
展開前言：
1.概述
電源的輸入部分，為了防止誤操作，將電源的正負極接反，對電路造成損壞，一般會對其進行防護，如採用保險絲，二極體，mos管等方式，這裡就稍微做一下梳理總結。
2.方式介紹
2.1 二極體防反接
採用二極體進行保護，電路簡單，成本低，占用空間小。但是二極體的pn結在導通時，存在乙個 <= 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）。
2.2 保險絲防護
很多常見的電子產品，拆開之後都可以看到電源部分加了保險絲，在電源接反，電路中存在短路的時候由於大電流，進而將保險絲熔斷，起到保護電路的作用，但這種方式修理更換比較麻煩。
2.3 mos管防護
mos管因工藝提公升，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。
2.3.1 nmos防護
如下圖：上電瞬間，mos管的寄生二極體導通，系統形成迴路，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：ugs = vbat - vs，柵極表現為高電平，nmos的ds導通，寄生二極體被短路，系統通過nmos的ds接入形成迴路。
若電源接反，nmos的導通電壓為0，nmos截止，寄生二極體反接，電路是斷開的，從而形成保護。
2.3.2 pmos防護
如下圖：上電瞬間，mos管的寄生二極體導通，系統形成迴路，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：ugs = 0 -（vbat-0.6），柵極表現為低電平，pmos的ds導通，寄生二極體被短路，系統通過pmos的ds接入形成迴路。
若電源接反，pmos的導通電壓大於0，pmos截止，寄生二極體反接，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，寄生二極體方向朝向正確連線的電流方向；
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，通過寄生二極體的導通來滿足mos管導通的電壓條件。mos管只要在g和s極之間建立乙個合適的電壓就會完全導通。導通之後d和s之間就像是乙個開關閉合了，電流是從d到s或s到d都一樣的電阻。
實際應用中，g極一般串接乙個電阻，為了防止mos管被擊穿，也可以加上穩壓二極體。併聯在分壓電阻上的電容，有乙個軟啟動的作用。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。
對於pmos，相比noms導通需要vgs大於閾值電壓，由於其開啟電壓可以為0，ds之間的壓差不大，比nmos更具有優勢。
usb與電池切換設計：
當usb供電時，pmos截止，通過二極體輸入系統；當電池供電時，pmos導通，下拉電阻的作用是將柵極電位穩定的拉低，確保pmos正常開啟，防止柵極高阻抗帶來的隱患。
通過mcu的io控制輸入—>輸出：
r3確保柵極電流不至於太大，r2上拉，截止pmos，io輸出控制時，穩定為低，開啟pmos。
參考：1.mos管防止電源反接的一些總結
2.關於直流電防接反電路的總結
3.ti參考設計
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