用PMOS作防反接电路设计有3个缺点
电子设计宝典 2024-06-20

传统的防反保护电路,一般采用的都是PMOS管。将PMOS的G极接电阻到地(GND),当输入端连接正向电压时,电流流过PMOS的体二极管到负载端。如果正向电压超过 PMOS的门限阈值,主通道则导通。即PMOS的Vds压降变低,电流都从主沟道导通,实现了低损耗和低温升。

传统PMOS防反保护

我们来看这个电路,MOS的两端电压,也就是体二极管压降电压,它大于mos管的VGS电压,mos管导通,这时体二极管被短路,体二极管的压降电压不存在了。

R1是LED的分压限流电阻,导通后LED被点亮,电源正常接入。

当电源反接时,PMOS的GS两端电压为正值,MOS管无法导通。其中Rg是降低NMOS导通时的脉冲电流和分压。当GS两端电压过高,稳压二极管D就会进入反向击穿工作模式,在一定反向电流范围内,反向电压不会随反向电流变化。当输入电压过高时,稳压二极管D可以避免GS两端电压超过额定值损坏MOS管的现象。这里要注意mos管的体二极管朝向,当体二极管朝向Vin,一旦反接,电流会从GND——体二极管——Vin,这会直接短路,便无法起到防反接的作用。
不过,用PMOS来作防反接电路有三个缺点。一个是系统待机电流大:VGS驱动和保护电路会存在暗电流损耗,两者是由齐纳二极管和的限流电阻R组成的,而限流电阻会影响整个待机功耗。如果这时提高R的取值,稳压管就没办法可靠导通,VGS也会存在过压的风险,并且会影响PMOS的开关速度。另一个是存在反灌电流:在输入电源跌落测试时,PMOS在输入电压跌落时依旧保持导通,此时电容电压会让电源极性反转,导致系统电源故障并中断。
最后就是成本问题:

我们都知道PMOS的成本较高,因此PMOS作防反保护一般适合用于电流超过3A以上的大电流的场景。
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