PMOS管防反接電路是一種用于防止電源反接的電路設(shè)計，它利用PMOS（P型金屬氧化物半導(dǎo)體）管的特性來實現(xiàn)電路的保護功能。

一、PMOS管防反接電路的工作原理

PMOS管防反接電路的核心在于利用PMOS管的柵極（G）、源極（S）和漏極（D）之間的電壓關(guān)系來控制PMOS管的導(dǎo)通與截止，從而實現(xiàn)對電源反接的保護。

1. 電源正常接入時 ：
   • 當(dāng)電源正常接入時，電壓從PMOS管的漏極（D）經(jīng)過其內(nèi)部的體二極管到達源極（S），由于體二極管存在壓降，源極電壓會略低于漏極電壓。
   • 此時，柵極（G）通過某種方式接地（或通過電阻分壓等方式保持低電位），使得柵源電壓（Vgs）為負(fù)值（小于PMOS管的閾值電壓Vth），從而PMOS管導(dǎo)通。
   • PMOS管導(dǎo)通后，其漏源之間的導(dǎo)通壓降很小，幾乎可以忽略不計，因此輸出電壓接近輸入電壓，電路正常工作。
2. 電源反接時 ：
   • 當(dāng)電源反接時，原本應(yīng)該接在漏極的電壓現(xiàn)在接在了源極，而柵極仍然保持低電位（或相對于源極為高電位）。
   • 此時，柵源電壓（Vgs）變?yōu)檎担ù笥赑MOS管的閾值電壓Vth），PMOS管處于截止?fàn)顟B(tài)，不會導(dǎo)通。
   • 因此，反接的電源無法通過后級電路，從而保護了后端設(shè)備免受損壞。

如下電路圖所示，此種應(yīng)用，由PMOS來進行電壓的選擇，當(dāng)VIO9V電壓存在時，此時電壓全部由VIO9V提供，將PMOS關(guān)閉，VBAT4.2V不提供電壓給VBAT_OUT。而當(dāng)VIO9V為低時，VBAT_OUT由VBAT4.2V供電。注意R120的接地，該電阻能將柵極電壓穩(wěn)定地拉低，確保PMOS的正常開啟。D1和D2的作用在于防止電壓的倒灌，D2可以省略。這里要注意到實際上該電路的DS接反，這樣由體二極管導(dǎo)通導(dǎo)致了開關(guān)管的功能不能達到，實際應(yīng)用要注意。

下圖這個電路，控制信號G_CTRL控制VB4.2+是否給VCC_OUT供電。此電路中，源漏兩端沒有接反，R2與R3存在的意義在于R2控制柵極電流不至于過大，R3控制柵極的常態(tài)，將R3上拉為高，截止PMOS。同時也可以看作是對控制信號的上拉，當(dāng)MCU內(nèi)部管腳并沒有上拉時，即輸出為開漏時，并不能驅(qū)動PMOS關(guān)閉，此時，就需要外部電壓給予的上拉，所以電阻R3起到了兩個作用。R2可以更小，到100歐姆也可。

二、PMOS管防反接電路的設(shè)計

PMOS管防反接電路的設(shè)計相對簡單，但需要注意選擇合適的PMOS管和相關(guān)的電路設(shè)計。

1. PMOS管的選擇 ：
   • 需要選擇具有足夠耐壓能力的PMOS管，以確保在電源電壓范圍內(nèi)能夠正常工作。
   • 同時，應(yīng)選擇導(dǎo)通內(nèi)阻較小的PMOS管，以減小導(dǎo)通時的壓降和損耗。
2. 電路設(shè)計 ：
   • 最基本的PMOS管防反接電路可以通過將PMOS管的柵極接地（或通過電阻分壓等方式）來實現(xiàn)。
   • 為了提高電路的可靠性和穩(wěn)定性，可以在電路中加入一些保護元件，如限流電阻、穩(wěn)壓管等。
   • 限流電阻可以限制電流過大時對PMOS管的沖擊，穩(wěn)壓管可以保護柵源電壓不會過高而損壞PMOS管。

三、PMOS管防反接電路的應(yīng)用注意事項

1. 適用場景 ：
   • PMOS管防反接電路適用于低壓、小電流的應(yīng)用場景。對于高壓、大電流的應(yīng)用場景，可能需要采用其他更為復(fù)雜的防反接方案。
2. 負(fù)載特性 ：
   • 由于PMOS管開啟后電流可雙向流動，因此該電路的負(fù)載不能是電池等電壓源。否則，在電源反接時，負(fù)載電池可能會通過PMOS管的體二極管導(dǎo)通，導(dǎo)致后端電路仍然受到損害。
3. 電路設(shè)計細(xì)節(jié) ：
   • 在設(shè)計電路時，需要注意PMOS管的極性和引腳排列，確保正確連接。
   • 同時，需要考慮電路中的濾波、去耦等措施，以提高電路的抗干擾能力和穩(wěn)定性。
4. 測試與驗證 ：
   • 在電路設(shè)計完成后，需要進行充分的測試和驗證工作，以確保電路在電源正常接入和反接時都能正常工作并保護后端設(shè)備。

四、總結(jié)

PMOS管防反接電路是一種簡單而有效的電源保護方案，它利用PMOS管的特性來實現(xiàn)對電源反接的保護。通過合理設(shè)計電路和選擇合適的PMOS管，可以確保電路在電源正常接入和反接時都能正常工作并保護后端設(shè)備。然而，需要注意的是該電路適用于低壓、小電流的應(yīng)用場景，并且需要注意負(fù)載特性和電路設(shè)計細(xì)節(jié)等方面的問題。