防反接保护电路（二）——电阻

一、主要内容

本篇笔记主要介绍第一种防反接保护电路：电阻，即在 GND 端添加电阻作为防反接保护电路。

二、器件

1.Monolithic HSD

三、分析步骤

3.1 原理图

根据原理图可以看出，电阻式的防反接保护电路比较简单。而本篇笔记分析的重点，则是电阻阻值和功率的确定。

3.2 阻值和封装的确定

（1）最小值的确定

一般来说，当电源反接时，电流从芯片的 GND 管脚倒灌进芯片内部，而 GND 管脚倒灌电流有一个上限，因此，如果选择的防反接电阻阻值太小，则倒灌电流会大于其上限，从而烧坏芯片 GND 管脚，起不到保护作用。因此，电阻阻值应满足：

（2）最大值的确定

芯片处于关闭状态时，流经 GND 管脚的电流很小（在 uA 级别）；芯片处于打开状态时，流经 GND 管脚的电流会大一点（在 mA 级别）。下图是（见图中曲线 3），PWM 控制芯片开关时的 GND 管脚的电压变化（R||D）。芯片打开时，GND 管脚的电压为 0.7V（二极管正向电压）；关闭时，则为 0。

因此，如果电阻的阻值太大，则 GND 的电压就会过高，则导致芯片控制管脚 input 的有效电压就会过大，而 MCU IO 的电压就有可能不能正确的控制芯片的开关。因此，应满足：

其中，V_GND是芯片上 GND 管脚的压降，I_S(ON)MAX是芯片打开时的正向最大电流值。

V_GND的确定是要综合考虑 MCU IO 和芯片控制引脚的高低有效电平的。也就是说，MCU IO 输出低电平的最大值应在 HSD 器件有效低电平的范围之内，即

低电平时：VGND + V_{(IN_L)MAX} <= V_{(MCUIO_L)MAX}

MCU IO 输出高电平的最小值应大于 HSD 器件有效高电平的最大值。即

高电平时：V_GND + V_PROT + V_{(IN_H)MAX} <= V_{(MCUIO_H)MIN}

上述两个不等式求与，得出一个 V_GND的值。一般情况下，V_GND应小于 1V。

（3）封装的确定

根据上述的式（1）和式（2），可以取一个 R 值，然后根据下面等式算出电阻的功率，确定电阻的封装。

一般情况下，大封装的电阻价格会较高，因此，可以通过并联几个电阻的方法分摊功率，从而降低成本。

3.3 优缺点

优点：简单，实现方便，成本低，适用于所有类型的负载。

缺点：当 VCC 端出现正向脉冲或者负向脉冲时，不具备保护 MCU IO 和芯片控制管脚的功能，也就是要在 MCU IO 和芯片控制管脚之间添加限流电阻。另外，就是当出现多个 HSD 器件并联，并共用电阻防反接保护电路时，如果多个 HSD 器件同时打开，VGND 会随着打开 HSD 器件的个数成倍增加，因此，很容易影响到 MCU 对 HSD 的控制。

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