基于二極管或MOS管的反向保護電路設計分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-01-04
設計電路時，有時候會發現電路板上的芯片突然有微微燒焦的氣味，這有可能是反向電流的惡作劇。特別是設計便攜式的電子產品，如果一不小心，電池的反向連接對便攜式產品可以是致命的，會有損壞電路或電池本身的危險。
因此，為了防止反向電流的突襲，除了可以使用機械式保護來確保電池的正確極性的連接外，反向電流保護的電路設計也不容忽視喔。在電路設計方面，我們可利用以下3種常見的方法來可以防止反向電流——二極管、MOS管和負載開關。
反向保護電路-二極管
利用二極管是最簡單且最便宜的反向電流保護方法，常見例子是使用二極管與電池串聯連接一起。在選擇二極管時, 以下一些參數需要特別留意：
最高反向工作電壓
加在二極管兩端的反向工作電壓高到一定值時，管子將會擊穿，失去單向導電能力。為了保證使用安全，規定了最高反向工作電壓。
例如，1N4001二極管反向耐壓為50V，1N4007的反向耐壓為1000V。因此，使用時應避免二極管外加的反向工作電壓過高。
反向電流
反向電流是指二極管在規定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向導電性能越好。
反向電流與溫度密切相關，大約溫度每升高10℃，反向電流有可能增大一倍。硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩定。
反向恢復時間
從正向電壓變成反向電壓時，電流一般不能瞬時截止，要延遲一點點時間，這個時間就是反向恢復時間。它直接影響二極管的開關速度。
比如我們以Digi-Key的網站為例，可以根據不同二極管類型及設計參數的要求，篩選合適的二極管。
但是使用二極管也有缺點，就是輸入大電流的情況下對功耗影響會非常大。例如流通的電流額定值達到2A時，對于大部份常用的二極管來說，它們的正向壓降將Vcc的限制在0.6V-0.8V。那么功耗（Pd）至少也要達到：
這樣大大增加了系統總體的功耗，效率也會降低。
因此有些設計人員寧愿選擇肖特基二極管以減少正向壓降，但需要注意的是：它們較昂貴，而且會有較多的反向電流泄漏的問題。
反向保護電路-MOS管 (MOSFET)
由于MOS管的內阻很小，一些MOS管的 Rds（on）已經能夠做到毫歐級，可以解決了基于二極管的反向電流保護方案中存在的壓降和功耗過大的問題。
如下所示，利用2個MOS管背靠背地連接是一個不錯的解決方案。當2個MOS管關閉，它們可以阻斷兩個方向電流的流通。與二極管的解決方案相比，MOS管可以支持更低的電源壓降供應給負載。但是，如果要實現這種方案，需要多個元器件配合，使得電路會在電路板上占用更多的空間。
反向保護電路-負載開關
與MOS管一樣，負載開關可在關閉時阻止兩個方向上的電流（如下圖設計）。
如TI的TPS22963C負載開關，是一個小型集成封裝，其擁有一些基本功能：輸入電壓、輸出電壓、開關和接地。這樣的設計，大大減少了電路在電路板上占用的空間和BOM數量。
利用TPS22963C可以保護電路免被反向電流侵襲。當ON引腳關掉器件，并且VOUT被強制為外部電壓輸出后，只有非常少量的電流將從VOUT流向VIN。
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