直流供电产品在系统高可靠性要求下防反接保护是重要保护之一,二极管的单向导通特性使二极管作为了应用首选,通常选用快恢复二极管,电流稍大的可选压降较小的肖特基二极管,达到相同电流级的肖特基二极管成本相对偏高。快恢复二极管压降约0.7V,肖特基二极管管压降约为0.3V,以10A电流为例快恢复二极管消耗功率为7W,肖特基二极管消耗功率为3W,通常就需要考虑散热问题,如果在5V电压供电系统中压降的产生会使系统的效率分别降低14%和6%。
为解决此问题MOS管型防反接保护电路被工程技术人员开发利用,利用MOS管的开关特性,控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路,由于功率MOS管的内阻很小,通常可达到毫欧级别,解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。还以10A电流为例,MOS管内阻选10mΩ,器件的管压降为0.1V,消耗功率为1W。如果内阻更小,管压降及消耗的功率也变得更小,在低压大电流系统中MOS管型防反接具有绝对的优势。
保护用场效应管为PMOS场效应管或NMOS场效应管。
NMOS场效应管防反保护如下图所示:
NMOS场效应管通过D管脚和S管脚串接于电源和负载之间,电阻R1、R2为MOS管提供电压偏置,VR1用于限制VGS间电压,防止被击穿。正接时候,R1、R2提供VGS电压,MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通,所以起到防反接作用,利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开,从而防止电源反接给负载带来损坏。
PMOS场效应管防反保护如下图所示:
PMOS场效应管通过D管脚和S管脚串接于电源和负载之间,电阻R1、R2为MOS管提供电压偏置,VR1用于限制VSG间电压,防止被击穿。正接时候,R1、R2提供VSG电压,MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通,所以起到防反接作用,利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开,从而防止电源反接给负载带来损坏。
由于场效应管的加工工艺导致NMOS管的导通电阻比PMOS的小,所以最好选用NMOS。