本文分析基于MOS管的防反接電路,如NMOS管串入GND管腳的防反接電路。相比于以往的防反接電路,MOS管類型的防反接保護電路,具有低功耗和壓降小的優點。
原理圖
根據上圖可以看出,MOS管類型的防反接保護電路略微復雜。
原理分析
(1)正常工作時
NMOS管的Gate端經R2電阻接VBAT,Source端接芯片GND,Drain端接電源GND。所以,正確上電時,NMOS管的體二極管正向導通,Source端電壓為0.2V左右,NMOS管導通。
(2)電源反接時
NMOS管不再導通,即保護了HSD。
器件分析
(1)Zener二極管
當供電電壓大于VGS時,Zener二極管可以很好的保護NMOS管,所以選擇的Zener二極管閾值應小于VGS;
另外,當Zener二極管的閾值過小時,供電電壓大于Zener二極管的閾值,則流經R2和Zener二極管的電流會很大,NMOS管上的電壓就變小,存在不能打開NMOS管的風險。因此,選取Zener二極管時,需要注意這兩點。
(2)電阻R2
正常工作時,電阻R2的作用有兩個:
(a)當供電電壓大于Zener二極管的閾值時,限制通過Zener二極管的電流;
(b)R2和NMOS管的Gate端電容組合會影響NMOS管的充放電速度,也就是會影響NMOS管的開關速度。因此,一般取15K。
(3)電容C(可選)
對于脈沖標準ISO7637-2-2004(E)脈沖1測試IV來說,如果需要兼容該標準,則不用放置電容C;否則,應在Zener二極管兩端并聯電容C,且R2C的時間應大于2ms(ISO7637-2-2004(E)脈沖1測試IV)。
需要注意的地方:
(1)NMOS管的保護電路同其他GND端保護電路相同,即電源反接時,負載仍可以工作的(經過HSD的功率MOS管體二極管),因此,需要注意此種情況下芯片發熱的問題。
(2)NMOS管上的壓降,其壓降為RDS(ON)xISON。因此,為了進一步減小這個壓降,需要選擇導通電阻小的NMOS管。
優缺點:
優點:低功耗,壓降小。
缺點:成本高,電路略復雜。
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