場效應管和二極管防反接電路設計

場效應管防反接電路其功能和二極管防反接電路一樣，其目的都是防止電源的正負輸入端接反而導致負載電路燒毀等意外情況發(fā)生。場效應管防反接電路相比二極管防反接電路最大的優(yōu)勢是幾乎零壓降，二極管的壓降一般都0.5V~1V左右，但是場效應管就不一樣了，場效應管的內(nèi)阻很小，小的只有幾mΩ。假如5mΩ的內(nèi)阻，經(jīng)過1A的電流壓降只有5mV，10A電流壓降也才50mV。

其缺點是成本高、電路略復雜。二極管防反接其電路設計簡單，只需串聯(lián)一個二極管即可，成本也低，缺點是壓降大，即使幾十mA的小電流二極管的壓降也有0.4V~0.6V左右，使用場效應管其壓降能做到1mV以下，相差好幾個數(shù)量級。

代替電源正極串聯(lián)二極管的設計方法

如下圖左側為常見的電源正輸入端正向串聯(lián)一個二極管用于防止電源反接，這是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦裕ㄕ驅(qū)?，反向截止）。圖右側為相應的場效應管防反接電路設計，采用P溝道的場效應管（P-MOS管）代替二極管。請注意P-MOS管D極和S極的方向，接錯起不到防反作用。

防反接原理分析：

當電源正負極輸入正常時，電源正極經(jīng)過場效應管Q1后正電壓通過寄生二極管D1從漏極（D）流向源極（S），此瞬間電路板有有相應電源，只是有二極管壓降約0.7V，控制極G極串聯(lián)電阻后接到電源負極。G極和S極之間有相應的壓差，VGS=-（VCC-0.7）,P-MOS管導通，電流從MOS管流過，壓降減小。也就是說，上電瞬間，電流先從寄生二極管D1流過，此時壓降較大，電流經(jīng)過P-MOS管的S極之后，P-MOS管導通，電流從MOS管經(jīng)過，壓降變小。

當電源正負極反接時，P-MOS管的G極為正電壓，MOS管截止，其寄生二極管D1也截止，S極也為正電壓，無法觸發(fā)P-MOS管導通，因此起到防反接作用。

代替電源負極串聯(lián)二極管的設計方法

如下圖左側為電壓負輸入端串聯(lián)二極管的防反接電路，正電壓從電路板經(jīng)過二極管，二極管導通，當電源正負極接反時，二極管截止。圖右側為相應的使用場效應管設計的原理，采用N-MOS管進行設計，請注意N-MOS管D極和S極的方向，接錯起不到防反作用。

防反原理分析：

當電源正負極輸入正常時，N-MOS管的控制極G為正電壓，接通瞬間，電路板負極電流從寄生二極管D1流向電源負極，此時若電壓滿足要求，電路板是可以正常工作的，只是有約0.7V的壓降。當負極電流流向電源負極之后，N-MOS管的S極為低電平（電壓約0.7V），VGS=VCC-0.7V，場效應管導通，壓降變小。其工作原理也是，剛開始場效應管截止，電流走寄生二極管，之后S極變低電平觸發(fā)場效應管導通，電流走場效應管。

總結：

N溝道和P溝道場效應管都可以設計防反接電路，但是其設計方法不同，一個是接在電源正輸入端，一個是接在電源負輸入端。使用場效應管作為防反接電路設計，一般使場效應管工作在飽和區(qū)，內(nèi)阻小，管子內(nèi)耗也小。因此，一般應用在輸入電源較大的場合，一般5V以上，具體要看管子飽和時的控制電壓，不同管子其飽和時控制電壓不同，一般5V~10V。比如3.3V電源系統(tǒng)就不適合使用場效應管作為防反接電路設計了，因為觸發(fā)電壓只有3.3V-0.7V=2.6V，無法觸發(fā)場效應管導通。

審核編輯：湯梓紅