MOSFET电源防反原理

        电源反接,会给电路造成损坏。不过,在实际应用中,电源反接是不可避免的,所以就需要给电路中加入保护电路,达到即使反接电源,也不会损坏电路的目的。一般可以在电源输入端串接一个二极管解决。不过由于二极管有压降,会给电路造成不必要的损耗。尤其是电池供电的场合,本来电池电压只有3.7V,二极管的压降在0.6V左右,就会导致电池的使用寿命大减。

       MOS管因工艺提升,自身性质等因素,其导通内阻较小,这样造成的功耗损失就小,甚至可以忽略不计,因此选择MOS管做防反接电路是比较推荐的方式。

   (1)NMOS防反接电路

               如上图:电源正确连接时,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U GS = VBAT – Vs ,栅极表现为高电平,NMOS的DS间导通,寄生二极管被短路,系统通过NMOS的DS接入形成回路。当电源接反时,UGS = 0 V,NMOS管不导通,与负载回路是断开的,从而确保电路安全。

      (2)PMOS防反接电路

   

        如上图:电源正确连接时,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- 0.6)V,而栅极G的电位为0 V,MOS管的开启电压U GS = 0 - (VBAT – 0.6) ,栅极表现为低电平。PMOS的DS间导通,寄生二极管被短路,系统通过PMOS的DS接入形成回路。当电源接反时,UGS电压 大于0 V,PMOS管不导通,与负载回路是断开的,从而确保电路安全。      注意: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级和S极的接入:通常使用N沟道的MOS管时,一般电流从D级进入而从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管只需要在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极会串联一个电阻,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。  

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