在电机控制器中使用MOSFET做反接电路原理分析

只看该作者 · 2024-11-21 15:32

本帖最后由 zhao133 于 2024-11-21 15:32 编辑

   很多电子电路产品都怕电源反接，只要出现了电源反接，板子基本上都会烧坏，原因是电路中有很多有电源方向的电子元器件在工作，我们常见的有二极管、电解电容、芯片、MOSFET、三极管等。今天给大家分享一下利用MOSFET做电源反接保护的原理及注意事项。
   我们在马达驱动应用里，在小功率的控制板上，我们使用较多的反接保护方案是利用二极管的单向导通特性，由于二极管导通电压为0.7V（以硅管为例），因此当我们使用二极管作为电源输入反接保护时，需考虑有0.7V的压差，如果涉及到检测外部模拟量，并且参考地与输入电源共地时，二极管只能串联在电源正极输入上。如果没有外部模拟量要检测，只有外部通信，这时二管串联在负极当做放反接保护时，需谨慎因为存在导通压降，有可能会导致通信电平误触发。                                        在功率较大的应用场合里，如果需要做电源反接保护，我们会优选选用MOSFET。主要原因是：1、MOSFET过电流能力大于二极管；2、MOS散热效果优于二极管。

典型应用电路，当MOSFET用于电源反接保护时，其典型应用如下

这时，有几个关键的细节需注意：1、MOSFET的连接方式；2、R1和R2电阻的阻值和功率。即：MOSFET三个脚的连接关系，R1和R2电阻需保证MOS管GS之间电压在正常导通电压下工作。接下来，我给大家分析一下这个电路的工作原理。
   情况1：电源输入口1脚接DC+，2脚接DC- 。这种情况下，GND串接MOSFET体内二极管与DC-连接，因此，在MOSFET未导通的情况下，万用表以DC-为参考点，因此GND电压为0.5V（MOSFET的体二极管导通电压为0.5V）。R1与R构成DC+与DC- (其实是DC- +0.5V)分压电路，通过选择合适的电阻分压比例，使得MOSFET处于导通状态，这是MOSFET处于导通状态下的导通电阻几乎为0，因此我们可以认为DC-与GND两者之间无电势差。即可电源输入电压与电容C两端电压相同，并且两者之间无电压差。
   情况2：电源输入口1脚接DC-，2脚接DC+。由于二极管具有单向导通特性，MOSFET有体二极管，MOSFET 的D脚与S脚由于体二极管的存在被隔离，DC+的电压无法流入到电容C负极。此时由于电源输入1脚连接电源负极，MOSFET的S极与G极为等势（即零电势）。此电路的MOSFET并未导通，电容C两端电压为0V，无功耗产生。
   总结：通过MOSFET做电源反接保护使用时，当电源连接方式正常时，MOSFET本身产生的功耗和压降较低（其实这个还需根据电路之后的负载觉得，因为MOSFET本身也有一定的导通电阻，当电流流过电阻是会产生一定的压降）对负责端影响较小；当电源接反时，此电路处于完全关闭状态，并不会产生功耗。当然我选型时还需要考虑MOSFET的耐压和过电流能力、电阻的电压和功率等参数。