用P溝道MOSFET設(shè)計(jì)反向電壓保護(hù)電路

在直流系統(tǒng)中，比如汽車電子設(shè)計(jì)中，當(dāng)電池接反時(shí)，使用電池作為電源的電路可能會(huì)損壞，所以一般需要反向電壓保護(hù)電路。其實(shí)用MOSFET作為反向保護(hù)電路一般比較少，原因成本比較高，最常見(jiàn)的方法是使用二極管，然而，二極管壓降很高，這將在低壓電路中產(chǎn)生問(wèn)題，這就是電池反向保護(hù)中一般使用 MOSFET 作為防反接器件的原因，因?yàn)樗膶?dǎo)通電壓降非常低。

1.P溝道 MOSFET 作為反向電壓保護(hù)電路的原理

增強(qiáng)型MOSFET有兩種類型，分別是N通道或P通道，它們都非常適合作為反向電壓保護(hù)器件，今天我們主要講解一下基于P溝道MOSFET反向保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。下圖說(shuō)明了如何使用 P 溝道MOSFET作為反向電壓保護(hù)的電路連接。需要注意的是MOSFET必須安裝在電源端。其中漏極D必須連接到電池的正極，柵極必須連接到系統(tǒng)接地端。

當(dāng)電源電壓存在時(shí)，電流將流向MOS管的體二極管。體二極管將導(dǎo)通，因?yàn)殡姵仉妷焊哂隗w二極管的正向偏置電壓。MOSFET源極的電壓將為電池電壓減去體二極管壓降。簡(jiǎn)而言之，這是一個(gè)比較低的電壓水平。MOSFET的柵極連接到地，這意味著施加到柵極到源極的電壓為

VGS = VG – VS

其中VG = 0V，所以：

VS = Vbattery – Vdrop（這是一個(gè)正值）

所以，

VGS = VG – VS = 0V – 正電壓 = 負(fù)電壓

一旦施加到柵極到源極的電壓為負(fù)電壓，PMOS將處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流將流向PMOS導(dǎo)通通道，不在流經(jīng)體二極管，原因是PMOS的導(dǎo)通電阻很小，那么流經(jīng)它的電流產(chǎn)生的壓降也是很小，從而無(wú)法達(dá)到體二極管的導(dǎo)通壓降，體二極管自然就關(guān)斷了。

2.P溝道MOSFET作為電池反向保護(hù)的基本設(shè)計(jì)要求

a. 柵源閾值電壓

柵極到源極上施加的負(fù)電壓必須滿足PMOS的電平要求。下面是某MOSFET規(guī)格書(shū)中的柵極到源極閾值電壓?？梢钥闯鰹榱舜蜷_(kāi)MOSFET，電源電壓和體二極管之間的差值必須高于-1V才行。對(duì)于低壓系統(tǒng)，最好選擇柵極到源極閾值電壓非常低的 MOSFET。

b. 最大柵源電壓

MOSFET的最大柵源電壓規(guī)格不得超過(guò)規(guī)格書(shū)中的限制，否則PMOS會(huì)受到損壞：

c. 額定電流

PMOS的額定漏極電流必須高于流入它的實(shí)際電流：

d. 額定功率

額定功率至關(guān)重要，因?yàn)檫@是 MOSFET散熱能力有限。計(jì)算出的功耗必須低于器件的額定值。下面的規(guī)格書(shū)中指的是 25℃時(shí)的額定功率為8.3W。因此，實(shí)際工作的功耗必須低于此值，并留有足夠的余量。

e.工作溫度范圍

還需要注意MOSFET的工作環(huán)境溫度以超過(guò)其最大結(jié)溫范圍。

審核編輯：符乾江