关于MCU供电电源防反接PMOS管应用分析

只看该作者 · 2022-10-23 17:10

#申请原创# @21小跑堂
近来，看开发板的原理图比较多，然后发现一个问题就是一般开发板都没有防反接电路，综合分析主要原因可能是开发板电路都是预制好的DC插头（如下图1），一般情况下很少出现问题，但如果是接线端子式的供电方式（如图2），建议还是进行防反接设计，因为预制好的接头就会按照正常的正负极输出，而靠人自己连接的，很有可能由于人员疏忽导致线缆连接错误，这样防反接就显得非常重要，避免人员的一些失误，减少损失。

图1

图2

下面就我对PMOS管的防反接设计进行讲解说明一下，希望对大家有帮助，当然有不对地方或不足之处，请大家多多留言批评指正，大家多多交流提升。

用PMOS管防反接原理图如图3，

图三

下面说说防反接的原因，首先先说一下PMOS管的工作原理(如图四)：因为PMOS是N型硅衬底，其中的多数载流子是电子，少数载流子是空穴，源漏区的掺杂类型是P型，所以，PMOS的工作条件是在栅上相对于源极施加负电压，亦即在PMOS的栅上施加的是负电荷电子，而在衬底感应的是可运动的正电荷空穴和带固定正电荷的耗尽层，不考虑二氧化硅中存在的电荷的影响，衬底中感应的正电荷数量就等于PMOS栅上的负电荷的数量。当达到强反型时，在相对于源端为负的漏源电压的作用下，源端的正电荷空穴经过导通的P型沟道到达漏端，形成从源到漏的源漏电流。同样地，VGS越负(绝对值越大)，沟道的导通电阻越小，电流的数值越大。用非常直白的话说就是Vgs<0即Vg电压<Vs电压,sd之间开关管导通sd之间导通，反之Vgs>0即Vg电压>Vs电压,sd之间开关管截止，sd之间不导通，用PMOS管正是利用了这个原理。

图四

下面咱们结合图3具体分析一下这个防反接的过程：
1、当给出电压正确时，就是图三的接法，显然PMOS管Vs电压5V大于Vg的0v，PMOS管导通，VD输出5V电压，可以驱动后面的一些相关驱动电路；
2、当给出电压反接是，通过图三可以看出PMOS管的Vs电压0V小于Vg的5v，PMOS管处于截止状态，显然PMOS管不导通，VD端也不会电压，从而反接保护了后面的电路；
当然以上就是PMOS管防反接的原理，在反接的基础上咱们还可以进行过压保护电路，就是通过测量VD电压与需求电压值的比较，如果大于需求电压后面的电路不导通，只有是需求电路时才导通，下次有空咱们再分析一个过压保护电路，可以在这个基础上进行设计。

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