防止电源正负极接反的方法

1、介绍

电源的输入部分，为了防止误操作，将电源的正负极接反，对电路造成损坏，一般会对其进行防护，如采用保险丝，二极管，MOS管等方式，这里就稍微做一下梳理总结。

2、方式:

2.1 二极管防反接

采用二极管进行保护，电路简单，成本低，占用空间小。但是二极管的PN结在导通时，存在一个 <= 0.7V的压降，对电路造成不必要的损耗，比如对电池供电的系统，电流较大的电路都会造成比较明显的影响（电路中，功耗，发热都是不可忽略的问题）。

2.2 保险丝防护

很多常见的电子产品，拆开之后都可以看到电源部分加了保险丝，在电源接反，电路中存在短路的时候由于大电流，进而将保险丝熔断，起到保护电路的作用，但这种方式修理更换比较麻烦。

2.3 MOS管防护

MOS管因工艺提升，自身性质等因素，其导通内阻技校，很多都是毫欧级，甚至更小，这样对电路的压降，功耗造成的损失特别小，甚至可以忽略不计，所以选择MOS管对电路进行保护是比较推荐的方式。

2.3.1 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的电位大约为0.6V，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。

2.3.2 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-0.6V，而栅极G的电位为0，MOS管的开启电压极为：Ugs = 0 -（Vbat-0.6），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，NMOS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。

注：NMOS管将ds串到负极，PMOS管ds串到正极，寄生二极管方向朝向正确连接的电流方向；

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极进入而从S极流出，PMOS则S进D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极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。

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。并联在分压电阻上的电容，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。

对于PMOS，相比NOMS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的拉低，确保PMOS正常开启，防止栅极高阻抗带来的隐患。

通过MCU的IO控制输入—>输出：

R3确保栅极电流不至于太大，R2上拉，截止PMOS，IO输出控制时，稳定为低，开启PMOS。