首先用 PMOS 管画了一个。
输入电源是 5V,当 5V 正常接时,5V 从 U1 的 D 极经过体二极管到达 S 极,因为有一个压降,S 极电压约 4.3V,Ugs=-4.3V,所以 MOS 管导通。MOS 管导通之后,D 和 S 之间的导通压降很小,体二极管也就截止了,所以输出 VOUT_5V=5V。
当 5V 电源接反时,此时 G 极电压为 5V,Ugs>0,所以 PMOS 管不会导通,也就保护了后端电路。
PMOS 管防电源反接电路
使用上述电路,需要注意如下几点:
1. 这个电路适用于低压的场合,MOS 管的导通内阻很小(小的一般是 mΩ级别),所以输出电压几乎输入电压。
2. MOS 管选择合适的导通电压,如果输入电压很低,MOS 管可能无法导通,而是直接走体二极管,导致输出电压更低。
3. 5V 输入电源可以加 MLCC 滤波,切记不能加有极性的器件,防止反接时损坏。
有人会问了,为什么上图中的 D 和 S 方向和我们平时用的不一样,下图是我们经常用的 PMOS 管开关电路。
PMOS 管电源开关电路
上述开关电路的原理是:
电源正接时,Ugs<0,MOS 管导通,D 极电压就等于 5V;
当 5V 电源反接时,S=0,G=5V,Ugs>0,MOS 管是关闭状态的,看到这里,似乎是合理,也能防止反接。
但是 S=0 时,PMOS 的体二极管会导通,会将 VOUT_5V 钳位在 0.7V 左右,那又有人说了,为什么 MOS 管的体二极管会导通,S 和 D 都为 0 啊,那是因为在实际电路中,VOUT_5V 后端可能有很多负载,如果有串电流,体二极管可能就会导通,这就是为什么 S 和 D 需要调换。
再来用 NMOS 管画一个。
NMOS 管防电源反接电路
当 5V 电源正接时,MOS 管的 G=5V,D=0V,MOS 管的体二极管会导通,将 S 电压钳在 0.7V 左右,需要注意,图中的 R2 看做是一个负载,并不单单是一个电阻,Ugs>0,所以 MOS 管导通,MOS 管导通之后,因为导通压降很低,体二极管截止了,S 电压等于 0V,负载正常工作。
当 5V 电源反接时,G=0,S=0,Ugs=0,MOS 管是截止状态,并且体二极管也不通,电路中是没有电流回路的,保护了后端负载。
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