本文分析基于MOS管的防反接电路,如NMOS管串入GND管脚的防反接电路。相比于以往的防反接电路,MOS管类型的防反接保护电路,具有低功耗和压降小的优点。
原理图
根据上图可以看出,MOS管类型的防反接保护电路略微复杂。
原理分析
(1)正常工作时
NMOS管的Gate端经R2电阻接VBAT,Source端接芯片GND,Drain端接电源GND。所以,正确上电时,NMOS管的体二极管正向导通,Source端电压为0.2V左右,NMOS管导通。
(2)电源反接时
NMOS管不再导通,即保护了HSD。
器件分析
(1)Zener二极管
当供电电压大于VGS时,Zener二极管可以很好的保护NMOS管,所以选择的Zener二极管阈值应小于VGS;
另外,当Zener二极管的阈值过小时,供电电压大于Zener二极管的阈值,则流经R2和Zener二极管的电流会很大,NMOS管上的电压就变小,存在不能打开NMOS管的风险。因此,选取Zener二极管时,需要注意这两点。
(2)电阻R2
正常工作时,电阻R2的作用有两个:
(a)当供电电压大于Zener二极管的阈值时,限制通过Zener二极管的电流;
(b)R2和NMOS管的Gate端电容组合会影响NMOS管的充放电速度,也就是会影响NMOS管的开关速度。因此,一般取15K。
(3)电容C(可选)
对于脉冲标准ISO7637-2-2004(E)脉冲1测试IV来说,如果需要兼容该标准,则不用放置电容C;否则,应在Zener二极管两端并联电容C,且R2C的时间应大于2ms(ISO7637-2-2004(E)脉冲1测试IV)。
需要注意的地方:
(1)NMOS管的保护电路同其他GND端保护电路相同,即电源反接时,负载仍可以工作的(经过HSD的功率MOS管体二极管),因此,需要注意此种情况下芯片发热的问题。
(2)NMOS管上的压降,其压降为RDS(ON)xISON。因此,为了进一步减小这个压降,需要选择导通电阻小的NMOS管。
优缺点:
优点:低功耗,压降小。
缺点:成本高,电路略复杂。
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