防反接电路与MOS管防反接深入解析

一、经典防反接电路

1、二极管防反接

这种电路使用一个二极管将电源的正极与负极相连，当电源的极性正确时，二极管处于正向导通状态，电流可以正常流过；而当电源的极性反接时，二极管处于反向截止状态，电流无法通过，从而起到了防反接的作用。
缺点：利用二极管的单向导电性实现电源防反接，但电路经过二极管后会有压降，拉低负载电路电压。

2、整流桥防反接保护电路：

这种电路使用了一个整流桥，它由4个二极管组成，可以将电源的正负极性自动纠正。当电源的极性正确时，整流桥的输出与电源的输出相同；而当电源的极性反接时，整流桥会自动将电源的正负极性进行调换，从而实现了防反接的功能。
缺点：产生两个二极管的压降，拉低负载电路电压。

3、PMOS管防反接

这种电路使用了一个PMOS管作为开关，当电源的极性正确时，MOS管处于导通状态，电流可以正常流过；而当电源的极性反接时，MOS管处于截止状态，电流无法通过，从而实现了防反接的作用。
优点：MOS管导通电阻非常小，因此导通压降可以忽略不计。
区别：在正常的MOS管应用电路中VDS<0，但此处VDS>0。下面会进行详细解释。

4、保险丝+稳压管防反接

这种电路使用了一个保险丝+稳压管，当电源的极性正确时，保险丝处于正常工作状态；而当电源的极性反接时，稳压管反向导通，保险丝会熔断，切断电路，从而保护后级电路的安全运行。
优点：既能防止反接，还能防止过压和过流。

二、MOS管防反接电路详解

1、如下图所示为：VDS<0的MOS管防反接电路。

电源正接时，PMOS的寄生二极管是截止的。
VS=5v,VG=0V,VGS=0-5V=-5V<-VGS(th) PMOS导通
电源反接时，寄生二极管会导通，电源与负载电路未完全断开，因此不可靠。

2、如下图所示为：VDS>0的MOS管防反接电路。

VS=5v-0.7=4.3V,VG=0V,VGS=0-4.3V=-4.3V<-VGS(th) PMOS导通
电源反接时寄生二极管和MOS管都断开，电源与负载电路断开，可靠

三、MOS管寄生电容与GS端的串并联电阻

寄生电容

上图中的C(GD) C(GS) C(DS)为二极管的寄生电容。
寄生电容是指电感，电阻，芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。
一个电阻等效于一个电容，一个电感，一个电阻的串联，低频情况下表现不明显，而高频情况下，等效值会增大。
MOS管经常被要求数十K乃至数M的开关频率，频率越高，交流成分越大，寄生电容就能通过交流电流的形式通过电流，形成栅极电流。消耗的电能、产生的热量不可忽视。

MOS管的寄生电容是指由于MOS管的结构和构造而产生的电容。它主要包括输入电容（Ciss）、输出电容（Coss）和反向传输电容（Crss）三个参数。
输入电容（Ciss）是指当MOS管的输入端施加一个信号时，所需要的电荷量。它由MOS管的栅极和源极之间的电容以及栅极和漏极之间的电容组成。
输出电容（Coss）是指当MOS管的输出端施加一个信号时，所需要的电荷量。它由MOS管的漏极和源极之间的电容以及栅极和漏极之间的电容组成。
反向传输电容（Crss）是指当MOS管的栅极施加一个信号时，所需要的电荷量。它由MOS管的栅极和漏极之间的电容组成。
这些寄生电容会影响到MOS管的开关速度和性能。在使用MOS管构建电路时，我们需要考虑到这些寄生电容的存在，以免与外部电路冲突，并确保电路的正常运行

GS间的并联电阻

1、泄放电阻、释放寄生电容Cgs的电流。
2、保证MOS管有效关断，当G级开路时，DS端的电压会给C(GD)充电，导致G级电压升高，MOS不能有效关断。
有并联电阻后，G级开路，则GS端等电位，保证了MOS管的有效关断。

G级串联电阻

1、减小电流，G级串联电阻，与 Ciss（Ciss = Cgd+Cgs）形成一个RC充放电电路，可以减小瞬间电流值。
2、减小振荡，MOS管接入电路，也会有引线产生的寄生电感的存在，与寄生电容一起，形成LC振荡电路。
对于开关方波波形，是有很多频率成分存在的，那么很可能与谐振频率相同或者相近，形成串联谐振电路。
串联一个电阻，可以减小振荡电路的Q值，是振荡快速衰减，不至于引起电路故障。