电源防反接电路设计

最新推荐文章于 2025-05-08 17:35:52 发布

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#电路设计 #反接保护 #原理分析

本文探讨了电源防反接电路的重要性，并详细介绍了二极管和N-MOSFET在防反接保护中的应用。二极管防反接简单可靠但不适合大功率场景，而N-MOSFET则能有效解决这一问题，通过调整电阻值确保电路安全。在N-MOSFET防反接电路中，需注意选择合适的电阻以避免MOSFET受损。

电源防反接电路设计

摘要

众所周知，我们使用的大部分电子元件都是直流环境且电源正接下工作的，但是一旦电源出现反接的情况就有可能损坏电子元件，使其不能正常工作。这个时候，就需要我们在实际设计中，要考虑电源防反接电路，以此来避免因为操作不当导致电源反接。首当其冲我们肯定会想到二极管，运用PN结的单向导通特性可以有效的防止电源反接而损坏电路，==但是二极管的PN结本身存在0.5~0.6V的压降并且只能流过小电流，只能适用于小功率的场合。==如果在大功率的场合下使用二极管防反接，就需要考虑二极管的功耗问题。所以在大功率的电路设计中，面对这种问题我们不得不考虑其他的元件代替二极管进行防反接保护。在晶体管中导通压降最低的就属MOSFET场效应晶体管了，MOSFET中由于制造工艺的问题，N-MOSFET的导通电阻最小，能持续流过的电流最大，但是能承受的压降较小，价格也比较能够承受。本文设计我们采用N-MOSFET进行电源防反接保护。

关键词：电源防反接电路；二极管单向导通性；N-MOSFET防反接保护；

(1) 二极管防反接电路原理

在这里插入图片描述

图1 二极管防反接电路原理图

从图1可以看出，利用二极管D1的单向导通特性，实现防反接功能，这种方法简单、安全可靠、成本低廉，但是负载Rload两端的电压较输入电压Vin少了一个二极管D1的电压，并且负载不能太大（电阻不能太小），否则有可能因为电流过大而烧坏二极管D1，就这直接决定了这种电路不能适用于大功率。
$V_{\text {Road }}=V c c-V_{D 1},\left(V_{D 1} \in(0.5 \sim 0.7 V)\right)$

(2) N-MOSFET防反接电路原理

在这里插入图片描述

图2 N-MOSFET防反接电路原理图

从图2可以看出，电源电流走向先经过负载然后从Q1 N-MOSFET的S极出N-MOSFET的D极，由于N-MOSFET的DS之间中存在寄生二极管，所以第一阶段负载两端的电压 $VRloadV_{\text {Rload}}$ ：
$V_{\text {Rload }}=V c c-V_{D},\left(V_{D} \in(0.4 \sim 0.6 V)\right)$