相比二極管,使用MOS管作為電池反向保護的電路設計并不常見。然而常用的二極管反向保護也存在一些缺點:壓降很高。這在低壓電流中容易產生許多問題,相反,MOS管反而解決了這個問題。
為什么需要反向保護?
在直流系統中,當電池接反時,使用電池作為電源的電路會遭到損壞。
今天我們主要分為NMOS和PMOS兩部分進行講解。
我們看下面這個電路:NMOS
電路開啟時,電流從電池的正極端子流向設備,隨后流向體二極管,最后流向電池的負極端子。
此時,體二極管在正向偏置時導通。
當體二極管打開時,現有的電流在電路中循環。
這時柵極電壓為
Vgs=Vg-Vs
Vg=V電池
Vs=二極管壓降
VGS = VG – VS = Vbattery – 二極管壓降
這會導致施加到MOSFET柵極到源極的正電平。因此,NMOS將開始導通,電流將流向溝道而并非二極管。
我們看下面的電路:PMOS
當電池電壓存在時,電流流經體二極管,體二極管導通;這是因為陽極側施加了正電壓,但電池電壓必須高于二極管的正向偏置電壓。
當二極管為正向偏置時,MOSFET源極中的電壓電平,回味電池電壓減去體二極管的壓降。
MOSFET的柵極連接到電池負極端子或者接地,意味著施加到柵極和源極的電壓為:
Vgs=Vg-VS
Vg=0V
VS = Vbattery – Vdrop(這是一個正值)
VGS = VG – VS = 0V – 正電壓 = 負電壓
當施加到柵極與源極的電壓為負時,PMOS將會被激活。
不過,它需要滿足每個MOSFET柵極到源極電壓的要求,一般額定電壓限制在+/-20V。
當MOSFET激活時,通道將會關閉,電流流經MOS,不會流向體二極管。
在反向電壓電路中,NMOS和PMOS這兩種電路,電池反向期間,電路電流基本為零。這相當于不允許MOS管電流流動,從而保護連接到電池的電路或者設備。
MOSFET作為反向電池保護,連接的方式相比二極管會復雜一些,但它能夠實現較低的壓降,性能較高,因此它非常適用于低壓應用。
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