在没有防反接电路的设计中,如果用户接反电源正、负极,可能会发生意外事故或者烧坏电子产品。为了防止这些意外发生,提高产品的可靠性,我们可以设计一个防反接的电路。我们可以用二极管设计防反接,也可以用场效应管设计防反接电路。场效应管导通内阻很小,通常只有几个毫姆,压降非常小。使用二极管设计防反接电路虽然简单、成本低,但会占用较多的压降。

P MOS管防反接电路

用P沟道场效应管防反接电路是最常见的设计,可以把P MOS管加在电源正极一端。

如果正确接电,P MOS管的寄生二极管会导通,电源通过负载形成回路,栅极(G)电位为零,源极(S)电压比电源电压低大约0.6V,Vgs为负,使PMOS管导通,电流就可以正常的从漏极(D)流向源极(S),使后端电路正常工作。

如果输入的电源正、负极接反,场效应管的G极是高电平,PMOS管不导通,后端电路不工作,起到保护作用。

N MOS管防反接电路

用N沟道的场效应管同样可以设计防反接电路,用NMOS管设计防反接电路时,NMOS管放在负极端。

正确接电时,刚上电时,NMOS管的寄生二极管导通,源极(S)的电位大约为0.6V,栅极(G)电压为电源电压,如果Vgs大于门极开启电压,场效应管导通,电流就可以正常的从源极(S)流向漏极(D),使后端电路正常工作。

如果电源正负极接反,栅极(G)电位为零,NMOS管不导通,后端电路不工作,起到保护作用。

二极管防反接电路

二极管防反接电路是最简单的,成本也低。利用二极管单向导通的特性,电源正、负极接反后,电流不能通过二极管,起到保护作用,但二极管的导通压降压较大,一般都会有0.3V~0.7V,会占用电源较多的压降,对电源压降要求不高的应用可以使用二极管设计防反接电路。

防反接的二极管可以设计在电源正极一端,也可以设计在电源负极一端。

场效应管防反接电路其功能和二极管防反接电路一样,其目的都是防止电源的正负输入端接反而导致负载电路烧毁等意外情况发生。场效应管防反接电路相比二极管防反接电路最大的优势是几乎零压降,二极管的压降一般都0.5V~1V左右,但是场效应管就不一样了,场效应管的内阻很小,小的只有几mΩ。假如5mΩ的内阻,经过1A的电流压降只有5mV,10A电流压降也才50mV。

场效应管防反接电路原理分析

其缺点是成本高、电路略复杂。二极管防反接其电路设计简单,只需串联一个二极管即可,成本也低,缺点是压降大,即使几十mA的小电流二极管的压降也有0.4V~0.6V左右,使用场效应管其压降能做到1mV以下,相差好几个数量级。

代替电源正极串联二极管的设计方法

如下图左侧为常见的电源正输入端正向串联一个二极管用于防止电源反接,这是利用二极管的单向导通特性(正向导通,反向截止)。图右侧为相应的场效应管防反接电路设计,采用P沟道的场效应管(P-MOS管)代替二极管。请注意P-MOS管D极和S极的方向,接错起不到防反作用。