用P沟道MOSFET设计反向电压保护电路

在直流系统中，比如汽车电子设计中，当电池接反时，使用电池作为电源的电路可能会损坏，所以一般需要反向电压保护电路。其实用MOSFET作为反向保护电路一般比较少，原因成本比较高，最常见的方法是使用二极管，然而，二极管压降很高，这将在低压电路中产生问题，这就是电池反向保护中一般使用 MOSFET 作为防反接器件的原因，因为它的导通电压降非常低。

1.P沟道 MOSFET 作为反向电压保护电路的原理

增强型MOSFET有两种类型，分别是N通道或P通道，它们都非常适合作为反向电压保护器件，今天我们主要讲解一下基于P沟道MOSFET反向保护电路的设计。下图说明了如何使用 P 沟道MOSFET作为反向电压保护的电路连接。需要注意的是MOSFET必须安装在电源端。其中漏极D必须连接到电池的正极，栅极必须连接到系统接地端。

当电源电压存在时，电流将流向MOS管的体二极管。体二极管将导通，因为电池电压高于体二极管的正向偏置电压。MOSFET源极的电压将为电池电压减去体二极管压降。简而言之，这是一个比较低的电压水平。MOSFET的栅极连接到地，这意味着施加到栅极到源极的电压为

VGS = VG – VS

其中VG = 0V，所以：

VS = Vbattery – Vdrop（这是一个正值）

所以，

VGS = VG – VS = 0V – 正电压 = 负电压

一旦施加到栅极到源极的电压为负电压，PMOS将处于导通状态，电流将流向PMOS导通通道，不在流经体二极管，原因是PMOS的导通电阻很小，那么流经它的电流产生的压降也是很小，从而无法达到体二极管的导通压降，体二极管自然就关断了。

2.P沟道MOSFET作为电池反向保护的基本设计要求

a. 栅源阈值电压

栅极到源极上施加的负电压必须满足PMOS的电平要求。下面是某MOSFET规格书中的栅极到源极阈值电压。可以看出为了打开MOSFET，电源电压和体二极管之间的差值必须高于-1V才行。对于低压系统，最好选择栅极到源极阈值电压非常低的 MOSFET。

 

b. 最大栅源电压

MOSFET的最大栅源电压规格不得超过规格书中的限制，否则PMOS会受到损坏：

c. 额定电流

PMOS的额定漏极电流必须高于流入它的实际电流：

d. 额定功率

额定功率至关重要，因为这是 MOSFET散热能力有限。计算出的功耗必须低于器件的额定值。下面的规格书中指的是 25℃时的额定功率为8.3W。因此，实际工作的功耗必须低于此值，并留有足够的余量。

e.工作温度范围

还需要注意MOSFET的工作环境温度以超过其最大结温范围。

审核编辑：符乾江