基于MOS的防反接电路

防反接电路一般用于电源入口处，在电源反接时，保证电源入口之后的电路不会受到损害。一般在电源电流较小、对1V左右的压降不敏感时可以使用二极管进行防反接。防反接的形式有直接在正极串联二极管（如图1），或使用整流桥的方式（如图2），但这两种方式均存在：1、存在二极管的管压降；2、过大电流时，二极管消耗的功率大，发热严重。这两个问题。

图 1 二极管防反接电路

图 2 整流管防反接电路

1、基于NMOS的防反接电路

基于NMOS的防反接电路如图3所示，注意以下几点：
 NMOS用于控制电源负极；
 NMOS的漏极D接输入电源负极，NMOS的源极S接板内电源负极；
当电源正接时，上电初期，Vs=Vg=Vin，由于NMOS寄生二极管的存在，NMOS的漏极与源极导通，Vs=Vd+0.7V，而Vd=GND，故Vs=0.7V左右，Vgs=Vin-Vd6，选型合理的话，Vgs>Vth，故NMOS导通。导通后，设通过电流为I，NMOS的导通阻抗为Rds(on)，则板内地平面与输入电源平面之间存在的压降为△V=I*Rds(on)。故使用NMOS进行防反接时需要关注由于导通阻抗带来的回流问题。

图 3 基于NMOS的防反接电路
电源正接时仿真原理图如图4所示，仿真波形如图5所示，从图中可以看出，电源上电后，NMOS即导通，但NMOS上存在0.9V左右的压降（Rds(on)≈0.25ohm）。

图 4 NMOS防反接电路仿真原理图

图 5 电源正接仿真输出波形
电源反接时仿真电路如图6所示，仿真波形如图7所示，从图中可以看出，反接后，板内电路中没有电流流过，电路不接通。

图 6 电源反接时仿真电路图

图 7 电源反接时仿真波形
需注意的是：NMOS的VDS应当满足最高反向电压的电压要求，否则寄生二极管可能被击穿。

2.基于PMOS的防反接电路

当希望板内电源的负极与电源入口的负极直接接通时，可以使用PMOS防反接电路，电路图如图8所示，由于寄生二极管的存在，当电源正接时，Vs=Vd-0.7V，此时D7被击穿，故Vgs<Vth，从而PMOS接通。当入口电源反接时，Vs=Vg，故PMOS不接通。

图 8 基于PMOS的电源防反接原理图
电源正接时仿真原理图及波形分别如图9、10所示，从图中可以看出，正接时电源上电瞬间PMOS正常接通，但由于Rds(on)的分压，导致板内电源电压相比入口电压有所降低，降低幅度为Rds(on)*I。

图 9 电源正接时PMOS仿真原理图

图 10 电源正接时PMOS仿真波形
当电源反接时，电路原理图及仿真波形分别如图11、12所示，从图中可以看出，反接后没有电流流过，即电路未接通。

图 11 电源反接时PMOS原理图

图 12 电源反接时PMOS仿真波形
使用PMOS时需要注意：
 PMOS的VDS应当满足最高反向电压的电压要求，否则寄生二极管可能被击穿；
 PMOS的Rds(on)带来的压降会导致电源电压降低，降低幅度是否可以满足要求。

无论是使用PMOS还是NMOS，均需注意大功率时MOS上的发热问题。

参考：
 单片机嵌入式爱好者——直流电源输入防反接保护电路总结