MOS管防反接电路知识讲解

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