原创 使用MOSFET防止电池反装并提高电池续航寿命

原文：IOR Design Tips《REVERSE BATTERY RPOTECTION WITH HEXFETs DOUBLES BATTERY LIFE》 DT94-8  从此处下载

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使用MOSFET防止电池反装并提高电池续航寿命

简介

       在低电压的应用中，常见的是用如图1所示的反向保护二极管来防止电池反装，但是由于二极管的导通压降，使负载上的电压降低。这就会比较明显的影响电池续航的寿命。由于大多数的电子负载的功耗是不变的，负载上的电压减少就会使电流增大并使电池更快速的放电。而且，二极管上的功率耗散也会减少电路的效率。

具有Low-threshold的HEXFET组成的电池反装保护电路

       图2所示的电路使用一个MOSFET实现电池反装保护。当电池连接到电路后，MOSFET的体二极管开始导通电流。负载电压，也就是MOSFET的栅源极电压（Vgs），等于Vb-Vd。其中Vd是MOSFET在给定负载情况下的体二极管的电压跌落。

       当负载上的电压出现后，MOSFET导通，并且将体二极管短路。此时MOSFET上的电压降为Rds(on)×Iload。这个值远小于体二极管的压降。

       使用P沟道的MOSFET，可以装在电池的正端位置。

对持续功耗负载的测试结果

       持续功耗测试电路如图3所示。通过调整回路整流和元件选择将负载电压Vo保持稳定。通过采用同步整流电路确保电路的效率在很宽的输入电压范围内的效率基本接近为1。

在恒功率负载的A-B两点之间的功耗为：

                          PL=Vo²/(Rl*η)

η表示效率。如果Vo为恒定并且η＝1, 负载上损失的功耗即为恒定。

有了这个恒定功耗负载的帮助，我们测量了三种防电池反装保护电路应用下的电池寿命：

1)      一个标准肖特基二极管

2)      一个超低压降肖特基二极管

3)      一个低导通压降 HEXFET

两节和一节AA电池的放电曲线如图4和图5所示。结果在表1作了总结。

假设电池电压下降为初试电压的2/3后定义为电池耗尽。使用具有0.3Ω导通电阻并且封装为Micro3的HEXFET会比使用标准肖特基二极管的电路延长电池寿命2.5倍。

肖特基二极管的导通压降是导致单电池应用时性能显著降低的主要原因。然而，MOSFET的导通电阻（Ron）也会影响电池的续航寿命，如表1所示。由于N-MOSFET的导通电阻会明显低于P-MOSFET的导通电阻，所以应该首选N-MOSFET。但是，如果不允许地回路隔断，就要选择P-MOSFET了。

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