为什么使用mos管作为电池反向保护?

发布时间: 2024-10-08 16:32:14

来源: 电子工程师笔记

今天给大家分享的是：使用 MOS管作为电池反向保护。

会分别针对 P 沟道 MOS 管作为电池反向保护和 N 沟道 MOS 管作为电池反向保护两部分来讲。

MOS管作为反向电池保护可能并不常见，最常见的方法是使用二极管。然而，二极管压降很高，这将在低压电路中产生问题。这就是许多使用 MOSFET 作为电池反向保护的原因，因为它的导通电压降非常低。

为什么需要电池反接保护？这是因为在直流系统中，当电池接反时，使用电池作为电源的电路会损坏。这就是为什么需要安装反向电池保护的原因。

一、P 沟道 MOSFET 作为电池反向保护

1、P 沟道 MOSFET 反向电池保护基本连接

增强型 MOSFET 有两种变体。它可以是 N 通道或 P 通道。它们都非常适合作为反向电池保护。下面我们从 P 通道开始。

下图说明了如何使用 P 沟道 MOSFET 作为电池反向保护，下面为连线方式。

MOS 管--电池的正极
漏极-电池的正极
电源-被供电的正极
栅极-电池负极或者接地

使用 P 沟道 MOSFET 作为电池反向保护

2、P 沟道 MOSFET 如何用作电池反向保护

当电池电压存在时，电流将流向体二极管。体二极管将导通，因为阳极侧施加了正电压，但是，电池电压必须高于二极管的正向偏置电压。当二极管为正向偏置时，MOSFET 源极中的电压电平将为电池电压减去体二极管压降。

简而言之，这是一个积极的水平。MOSFET 的栅极连接到电池负极端子或接地，这意味着施加到栅极到源极的电压为

VGS = VG – VS

VG = 0V（因为它是接地的）

VS = Vbattery – Vdrop（这是一个正值）

所以，VGS = VG – VS = 0V – 正电压 = 负电压

施加到栅极到源极的电压为负，P 沟道 MOSFET 或简单的 PMOS 将激活。但是，它需要满足每个 MOSFET 数据表的栅极到源极电压要求。当 MOSFET 激活时，通道将关闭，电流将流向它，而不是流向体二极管。

3、P 沟道 MOSFET 作为电池反向保护的基本要求

1）基本电路连接

按照上面建议的连接。

MOS 管--电池的正极
漏极-电池的正极
电源-被供电的正极
栅极-电池负极或者接地

2）栅源阈值电压

如上所述不足以在栅极到源极上施加负电压，必须满足电平要求。下面是来自 MOSFET 数据表的示例栅极到源极阈值电压。为了打开 MOSFET，电池电压和体二极管之间的差值必须高于 -1V。

栅源阈值电压

对于低压系统，最好选择栅极到源极阈值电压非常低的 MOSFET，如上表所示。

3）最大栅源电压

MOSFET 的最大栅源电压规格不得达到，否则会受到损坏。下面是 MOSFET 的最大栅源电压额定值示例。

最大栅源电压

4）漏极电流

PMOS 的漏极电流额定值必须高于流入它的实际电流。否则，它会被煮熟。以下是数据表中指定的示例电流额定值。

漏极电流

5）额定功率

额定功率至关重要，因为这是 MOSFET 处理热量的能力。计算出的功耗必须低于器件的额定值。下面的规格表指定 25'C 时的额定功率耗散为 8.3W。因此，实际计算的功耗必须低于此值，并留有足够的余量。

额定功率

6）工作温度范围

需要注意安装 MOSFET 的环境温度以避免故障。

工作温度范围

二、N 沟道 MOSFET 作为电池反向保护

1、N 沟道 MOSFET 反向电池保护基本连接

下面是一个安装在电路中的 N 沟道 MOSFET，用作电池反向保护。

NMOS-电池的负极
漏极-电池的负极
源极-设备的负极或接地
栅极-电池的正极

电路中的 N 沟道 MOSFET

2、N 沟道 MOSFET 如何用作电池反向保护

在电路启动期间，电流将开始从电池正极端子流向设备，流向体二极管，最后流向电池的负极端子。在此期间，体二极管在正向偏置时导通。

当体二极管打开时，现在将有电流在电路中循环。然后，栅源电压将为：

VGS = VG – VS

VG = V电池

VS = 二极管压降

所以，VGS = VG – VS = Vbattery – 二极管压降

这将导致施加到 MOSFET 栅极到源极的正电平。因此，NMOS 将开始导通，电流将流向沟道而不是体二极管。