DC电源输入防反接保护电路

电源防反接

每个产品设计时都会有一个供电接口，对于这些需要直流供电的设备，我们在设计时一定需要考虑到其电源接反的情况，一但接反，有可能导致终端设备内部电路烧坏。为了防止误操作，将电源的正负极接反，对电路造成损坏，我们一般需要设计防反接保护电路，这里就介绍下通过二极管、保险丝和MOS管方式等，防反接保护电路。

1、串二极管

  采用二极管进行保护，电路简单，成本低，占用空间小。如果电源供电反向接入，二极管反向截止不导通，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、串联保险丝、并联二极管

  在电路中串联保险丝并联一个二极管。这种防反接电路在输入处串联了一个保险丝、并联了一个二极管。当电源正接时，只要负载电流不超过保险丝允许范围时，保险丝不会熔断，二极管反向截止，输入电压没什么损耗，不影响负载电路的正常工作。当电源接反时，二极管导通，此时电流大，保险丝熔断，从而实现电路保护功能。但是麻烦的是，每接反一次电路，就要更换一次保险丝，很是不方便。想省功夫的可以接自恢复保险丝，成本比较贵。

3、MOS管防反接

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。

3.1、NMOS管防反接

  刚上电瞬间，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：Vgs = 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。

3.2、PMOS管防反接

  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：Vgs = 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。

3.3、NMOS管和PMOS管扩展接

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。

4、开发总结

1、二极管，电路简单、成本低、占用空间小；缺点是大电流的情况下功耗影响是非常大，发热量大。
  2、保险丝，电压损耗小，不影响负载电路的正常工作。反接时保险丝熔断，麻烦的是每接反一次电路，就要更换一次保险丝，比较麻烦；使用自恢复保险丝，成本比较贵。
  3、MOS管，MOS管的内阻很小，解决了二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。一般情况下比较常用的是PMOS管电路，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。

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审核编辑 黄宇