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MOS管防反接电路知识讲解

时间:2023-09-28 15:22:05浏览次数:64  
标签:MOS NMOS 导通 二极管 讲解 防反 PMOS

 

一:概述

电源的输入接口,为了防止误操作,将电源的正负极接反,对电路造成损坏,一般会进行防护,通常采用的方式如保险丝、二极管、mos管等方式进行防反。

二:方式介绍

1.保险丝保护

描述:很多常见的电子产品,拆开后可以看到电源部分加了保险丝,在电源接反时,电路中短路导致大电流从而熔断保险丝,起到保护的作用,但是这种方式,更换保险丝比较麻烦。

2.二极管防反接
 

 

二极管防反.jpg

描述:采用二极管进行保护,电路简单,成本低,占用空间少,但是二极管PN结在导通时,会存在一定的压降,一般在0.3V左右(主要根据选型的二极管参数决定)

3.MOS管防护

描述:MOS管因工艺提升,自身性质等因素,其导通内阻非常小(小的一般是mR级别),所以输出电压几乎等于输入电压,MOS管因选择合适的导通电压,如果输入电压很低,MOS管可能无法导通,而是直接走的体二极管,导致输出电压更低。

3-1.NMOS防护

如下图,上电瞬间,MOS管的寄生二极管导通,系统形成回路,源极S的电位大约是0.7V,而栅极G的电位为Vbat,MOS管的开启电压极为:Ugs=Vbat-Vs,栅极表现为高电平,NMOS的ds导通,寄生二极管被短路,系统通过NMOS的ds接入形成回路,若电源接反,NMOS的导通电压为0,NMOS截止,寄生二极管反接,电路是断开的,从而形成保护。


 

 

NMOS防反.jpg
3-2.PMOS防护

如下图,上电瞬间,MOS管的寄生二极管导通,系统形成回路,源极S的电位大约为Vbat-0.7V,而栅极G的电位为0,MOS管的开启电压极为:Ugs-0=(Vbat-0.7),栅极表现为低电平,PMOS的ds导通,寄生二极管被短路,系统通过PMOS的ds接入形成回路,若电源接反,PMOS的导通电压大于0,PMOS截止,寄生二极管反接,电路是断开的,从而形成保护。


 

 

PMOS防反.jpg
注意:

1.NMOS管将ds串到负极,PMOS管将ds串到正极,寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向;
2.MOS管的D极和S极的接入:通常使用N沟道的MOS管时,一般是电流由D极进入S极流出,P沟道的MOS管时,S极进入D极流出,应用在这个电路中时则正好相反,通过寄生二极管的导通来满足MOS管导通的电压条件,MOS管只要在G和S之间建立一个合适的电压就会完全导通,导通之后D和S之间就像是一个开关闭合了,电流是从D到S或S到D都一样的电阻。

在实际应用中,G极一般串接一个电阻,为了防止MOS管被击穿,也可以加上稳压二极管。并联在上面的电容,有一个软启动的作用,在电流开始流过的瞬间,电容充电,G极的电压逐步建立起来,如下图:


 

 

实际应用.jpg

对于PMOS,相比NMOS导通需要Vgs大于阈值电压,由于其开启电压可以为0,DS之间的压差不大,比NMOS更具有优势。

USB与电池切换设计:

当USB供电时,PMOS截止,通过二极管输入系统;当电池供电时,PMOS导通,下拉电阻的作用是将栅极电位稳定拉低,确保PMOS正常开启,防止栅极高阻抗带来隐患。


 

 

USB电池.jpg
 

 

  满足锂电池充电和USB单独供电且电池防反.png

标签:MOS,NMOS,导通,二极管,讲解,防反,PMOS
From: https://www.cnblogs.com/heywei/p/17735871.html

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