【導讀】qichedianyuanxitongchangzaijiweieliedehuanjingxiayunxing
，shuyibaijidefuzaiguazaiqichedianchishang
，xuyaotongshiquedingfuzaizhuangtaideqichedianchikenengmianlinjidadetiaozhan。dangfuzaichuyubutonggongzuotiaojianheqianzaiguzhangzhuangtaishi，shejirenyuanxuyaokaolvdianyuanxianchanshengdegezhongmaichongkenengdailaideyingxiang。

本係列的上、下xia兩liang篇pian文wen章zhang將jiang探tan討tao如ru何he設she計ji防fang反fan保bao護hu電dian路lu。本ben文wen為wei上shang篇pian

，我wo們men將jiang介jie紹shao汽qi車che電dian源yuan線xian上shang的de各ge種zhong脈mai衝chong幹gan擾rao
，然ran後hou討tao論lun防fang反fan保bao護hu電dian路lu的de常chang見jian類lei型xing，並bing重zhong點dian關guan注zhu PMOS電路； 下篇 將討論使用 NMOS和驅動器 IC 實現的防反保護電路設計。

脈衝幹擾

圖 1 顯示了不同應用場景下電源線上可能出現的各種脈衝類型。例如
，當大功率負載突然關閉，電池電壓可能產生過衝；當dang大da功gong率lv負fu載zai突tu然ran啟qi動dong，電dian池chi電dian壓ya將jiang會hui跌die落luo。當dang感gan應ying線xian束shu突tu然ran鬆song動dong，負fu載zai上shang將jiang產chan生sheng負fu電dian壓ya脈mai衝chong。而er發fa電dian機ji運yun行xing時shi，交jiao流liu紋wen波bo會hui疊die加jia在zai電dian池chi上shang。還hai有you使shi用yong跳tiao線xian時shi，備bei用yong電dian池chi可ke能neng使shi用yong錯cuo誤wu，從cong而er導dao致zhi極ji性xing反fan接jie，此ci時shi電dian池chi電dian壓ya極ji性xing長chang時shi間jian反fan接jie。 

圖1: 不同應用場景下的脈衝類型

為(wei)解(jie)決(jue)汽(qi)車(che)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)各(ge)種(zhong)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)，行(xing)業(ye)協(xie)會(hui)和(he)主(zhu)要(yao)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)已(yi)經(jing)製(zhi)定(ding)了(le)相(xiang)關(guan)的(de)測(ce)試(shi)標(biao)準(zhun)來(lai)模(mo)擬(ni)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)瞬(shun)態(tai)脈(mai)衝(chong)。這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)包(bao)括(kuo) ISO 7637-2 和 ISO 16750-2
，以及梅賽德斯-奔馳和大眾汽車的測試標準。防反保護電路作為最前端的電路
，也必須滿足行業測試標準。

防反保護電路

防反保護電路包括三種基本類型

，如下所述。

串聯肖特基二極管

這種電路通常用於 2A 至 3A 之間的小電流應用，其電路簡單且成本低，但功耗較大。

在高邊串聯PMOS

對於電流超過 3A 的應用，可以將PMOS放置在高邊。這種驅動電路相對簡單，但缺點是PMOS成本較高。

當電源正接時，PMOS溝道導通，管壓降小
，損耗和溫升低。 當電源反接時，PMOS溝道關斷
，寄生體二極管實現防反保護功能。

在低邊串聯NMOS

這種電路需要在低邊放置一個 NMOS。簡化的柵極驅動電路通常會采用高性價比的 NMOS。該電路的功能類似於放置在高邊的 PMOS。但是，這種防反保護結構意味著電源地和負載地是分開的，這種結構在汽車電子產品設計中很少使用。

圖 2 對這幾種防反保護電路進行了總結。 

圖 2：防反保護電路的類型

本文將重點介紹PMOS防反保護電路。

PMOS

大多數傳統的防反保護電路均采用PMOS，其柵極接電阻到地。如果輸入端連接正向電壓，則電流通過 PMOS 的體二極管流向負載端。如果正向電壓超過 PMOS的電壓閾值，則通道導通。這降低了 PMOS 的漏源電壓 (VDS)，從而降低了功耗。柵極與源極之間通常會連接一個電壓調節器，以防止柵源電壓 (VGS) 出現過壓情況，同時還可以保護 PMOS在輸入功率波動時不會被擊穿。

但基本的 PMOS 防反保護電路也有兩個缺點：係統待機電流大和存在反灌電流。下麵將對此進行詳述。

係統待機電流較大

當PMOS用於防反保護電路時， VGS 和保護電路（由齊納二極管和限流電阻組成）周圍會存在漏電流。因此，限流電阻 (R) 會對整體待機功耗產生影響。

限流電阻的取值不應太大。一方麵，普通穩壓管的正常鉗位電流基本為mA級，如果限流電阻過大，齊納二極管不能可靠導通，鉗位性能會明顯降低
，從而導致 VGS 出現過壓風險。另一方麵
，限流電阻太大意味著PMOS 驅動電流較小
，這會導致較慢的開/關過程。如果輸入電壓(VIN) 發生波動
，PMOS可能會長時間工作在線性區域（在該區域的 MOSFET 未完全導通），由此產生的高電阻會導致器件過熱。

圖 3 顯示了傳統 PMOS 防反保護電路中的待機電流。 

圖 3：傳統 PMOS 防反保護電路中的待機電流

存在反灌電流

在進行 ISO 16750 輸入電壓跌落測試時
，PMOS 在 VIN 跌die降jiang時shi保bao持chi開kai路lu。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，係xi統tong電dian容rong電dian壓ya會hui使shi電dian源yuan極ji性xing反fan轉zhuan
，從cong而er導dao致zhi係xi統tong電dian源yuan故gu障zhang並bing觸chu發fa中zhong斷duan功gong能neng。而er在zai疊die加jia交jiao流liu電dian輸shu入ru電dian壓ya測ce試shi中zhong

，由you於yu PMOS 完全開路，將導致電流回流。這會迫使電解電容反複充電和放電，最終導致過熱。

圖 4 顯示了輸入電壓的跌落測試。 

圖 4：輸入電壓跌落測試

結語

本文回顧了傳統 PMOS 防反保護電路及其主要缺點，包括大的係統待機電流和反灌電流。 本係列的 下篇 將討論采用 NMOS 和升降壓驅動 IC 設計防反保護電路的優勢。

來源：MPS

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻
、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

低功耗精密信號鏈應用最重要的時序因素有哪些？第二部分

步進電機的特點與分類

納芯微低功耗數字溫度傳感器NST112x用於可穿戴類設備測溫

使用低靜態電流小型器件準確測量生命體

混合信號PCB布局設計的基本準則