电源正负极防反接保护电路分析

电源防反接，应该是很多电路场景下都会采取到此系列得设计。

前几日，小白在做单板验证时，在接上假电池然后电源供电时，一不小心将假电池的正负极与供电电源的输入输出接反了，导致单板烧坏，瞬间一缕青烟飘荡在我的座位上。由于我们的产品用的是真电池，所以不会存在反接的情况，更不存在电源防反接的设计，但是处于调试验证阶段，真电池有限，所以采用的是假电池，于是乎，，，一不下心出现了上述情况。

基于此问题，今天，我还是想简单的整理一下，在一些电路中，为防电源反接所采取的电路措施。

二极管串联反接保护电路

在电源的输入端，串联一个正向二极管，其主要利用了二极管的正向导通，反向截止的特性。

在电路接入正常时，二极管是导通的，电路可以正常工作。

在电源接反时，二极管截止，电源无法形成回路，电路板无法正常工作，可以有效的防止反接带来的危害。

但是需要注意的是，二极管存在压降。其中硅材料的二极管压降一般为0.7V。锗材料的二极管压降一般为0.3V。

使用桥式整流电路防反接保护电路

使用桥式整流电路，无论电源正接还是反接，电路都能正常的工作。

但存在和第一种方法一样的问题，二极管存在压降，会导致后级电路的输入电压小于电源电压。

使用MOS管进行防反接电路的保护

MOS管存在导通阻抗，即RDS(on)-漏极/源极间的导通阻抗。所以在进行该类电路设计时，应选择导通阻抗较小的MOS管。一般在几毫欧或者几十毫欧左右。此时存在的压降极小，可以忽略不计。

NMOS防护

在上电的瞬间，MOS管的寄生二极管导通，系统构成回路。源极电压大概为0.6V.此时栅极的电压为Vbat，MOS管的开启电压Vgs=Vbat-0.6。只要大于规格书的标准，DS即可导通，此时MOS管的寄生二极管被短路，系统通过MOS管的DS产生回路。

若电源反接，NMOS管导通电压为0,NMOS截止，寄生二极管反接，电路出于断开状态，无法形成回路。

PMOS防护

同上述类似，在上电瞬间，MOS管的寄生二极管导通，系统构成回路，源极电压为Vbat-0.6V,然而栅极电压为0，MOS管的开启电压为Ugs=0-（Vbat-0.6），栅极为低电平，PMOS，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0V，PMOS截止，寄生二极管反接，电路断开，从而形成保护。

其中，NMOS串接到负极，PMOS串接到正极，寄生二极管朝向正确的电流流经的方向。

NMOS，电流从D极流入S极流出。PMOS则是，S极流入D极流出。

实际应用中，G极一般还要串接一个电阻，为了防止MOS管被击穿，也可以加上一个稳压二极管。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极电压逐步建立起来。

对于PMOS，相比于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更具备优势。

　　审核编辑：汤梓红