防反電路的基本類(lèi)型:
1、串聯(lián)肖特基二極管
這種方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,成本低,但損耗較大。一般用于電流不超過(guò) 2-3A 的小電流應(yīng)用。
2、在高邊串聯(lián) PMOS
這種方式的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,當(dāng)電源正接時(shí),PMOS 溝道導(dǎo)通,管壓降小,損耗和溫升低,當(dāng)電源反接時(shí),PMOS 溝道關(guān)閉,寄生體二極管實(shí)現(xiàn)防反的功能。缺點(diǎn)是,PMOS 成本較高。一般用于電流超過(guò) 3A 以上的大電流應(yīng)用場(chǎng)合。
3、在低邊串聯(lián) NMOS
這種方式柵極驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單,且 NMOS 成本較低。其工作原理和 PMOS 類(lèi)似。但由于這種防反結(jié)構(gòu)使得電源地和負(fù)載地被分割,在汽車(chē)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,很少用到。
詳細(xì)介紹PMOS的防反電路設(shè)計(jì)
如下是最傳統(tǒng)的采用 PMOS 做防反功能的電路單元,PMOS 的門(mén)級(jí)接電阻到地。
當(dāng)輸入端接正向電壓時(shí),電流流過(guò) PMOS 的體二極管到負(fù)載端,當(dāng)正向電壓高于 PMOS 門(mén)限閾值電壓,則會(huì)導(dǎo)通溝道,PMOS 的 Vds 壓降降低,從而實(shí)現(xiàn)低損耗。
一般我們會(huì)在門(mén)級(jí)和源極之間接穩(wěn)壓管,防止輸入電源波動(dòng)時(shí),柵源極 Vgs 出現(xiàn)過(guò)壓,擊穿 PMOS;
但基本 PMOS 防反電路具有如下兩個(gè)缺點(diǎn):
1.系統(tǒng)待機(jī)電流較大
PMOS防反單元電路,自始至終,由穩(wěn)壓管和限流電阻構(gòu)成的Vgs驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路都存在暗電流,這樣限流電阻R的選擇將影響整體的待機(jī)功耗;
限流電阻R的取值不宜過(guò)大。一方面,普通穩(wěn)壓管的正常鉗位電流基本為mA級(jí),如果限流電阻過(guò)大,穩(wěn)壓管沒(méi)辦法可靠導(dǎo)通,其鉗位的性能大打折扣,Vgs存在過(guò)壓的風(fēng)險(xiǎn);
另一方面,限流電阻越大,PMOS的驅(qū)動(dòng)電流越小,其開(kāi)通和關(guān)斷的過(guò)程就越慢,當(dāng)輸入存在電壓波動(dòng)的時(shí)候,PMOS可能長(zhǎng)時(shí)間存在于線(xiàn)性區(qū),導(dǎo)致PMOS出現(xiàn)過(guò)溫的問(wèn)題。
2.存在反灌電流。
采用基本 PMOS 做防反電路設(shè)計(jì),在做輸入電源跌落測(cè)試時(shí),隨著輸入電壓跌落,PMOS 溝道仍導(dǎo)通,此時(shí)系統(tǒng)電容的電壓會(huì)反灌電源,導(dǎo)致產(chǎn)品的系統(tǒng)掉電,功能中斷。
在做輸入疊加交流電壓測(cè)試時(shí),由于 PMOS 完全導(dǎo)通,同樣存在電流反灌的現(xiàn)象,導(dǎo)致電解電容反復(fù)充放電,電解電容存在過(guò)熱隱患。
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