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手把手教你用PMOS搭建一个电源端反接保护电路,1000字搞清楚每个器件的选型

Part 01 前言

下面是一个反接保护电路,用在12V电源输入端,保护后级负载不被电源接反给“坑”了。这个电路的核心任务是防止电源正负极接反时,电流反向流到负载,把后级电路烧坏。正常接法12V接BT3正极:P沟道MOSFET Q2(IPD80P03P4)导通,电流从BT3正极流到负载Load3,正常工作。反接(12V接BT3负极):Q2关断,电流被挡住,负载安全。简单来说,Q2就像个“单向阀”,只让电流按正确方向走,接反了就“关门”。

Part 02 电路工作原理

正常接法

电源BT3给12V,Q2的漏极(2脚)接12V,源极(3脚)接负载。一开始Q2体二极管导通,之后R2(12kΩ)和Z2(MMSZ5240BT1,10V齐纳二极管)组成的分压稳压电路工作,Z2把Q2的栅极(1脚)-源极(3脚)电压固定在-10V。Q2是P沟道MOSFET,导通需要Vgs小于阈值电压(IPD80PO3P4的VGS(th)一般是-2V到-4V),Q2顺利导通。Q2导通后,电流从漏极流到源极,负载正常供电,C8(15nF)顺便滤掉点小噪声。

反接情况

电源接反,BT3正极接GND,负极接12V。Q2的漏极变成0V,栅极通过R2拉到12V。这时候VGS=0V,Q2关断。Q2体二极管(从漏极到源极方向)也不导通,电流彻底被切断,负载安全无忧。

Part 03 器件选型

1.P沟道MOSFET Q2

主要考虑耐压和RDS(on),12V输入,耐压-30V够用,留了点余量。RDS(on)的选择要基于负载电流来选,MOSFET功耗=负载电流*负载电流*RDS(on),而功耗又会引起MOS发热。

2,齐纳二极管Z2

Z2保护Q2栅极不被高电压击穿,同时固定栅极电压。Z2选型主要考虑稳压额定值和功率,Z2最大稳压值不能超过MOSFET栅极耐压,当然Z2最小稳压值得大于MOSFET栅极开启电压,所以需要折衷考虑,选个中间值。

Z2的功率=I*U,其中U是稳压值,I是流经Z2的电流,可以按下面的公式估算:

I=(12V-稳压值U_min)/R2

3.电阻R2

R2和Z2配合,给栅极提供偏置电流,选型注意R2的功率,稳态时,流经R2的电流就等于流经稳压管的电流,那么R2的功耗=I*I*R2

4.电容C8

C8的作用是滤波,电容的耐压是50V,耐压远超12V安全。当然也可以换成 100nF,滤波效果更好。

总体来说这个反接保护电路用P沟道MOSFET实现,简单又实用,适合不同电流负载。电流小的话,可以换个小点的MOSFET能省钱;齐纳二极管和电阻可以微调,降低功耗。

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