防反接保护电路(六)——GND端串入NMOS管

一、主要内容

以往几篇笔记是介绍基于电阻和二极管的防反接电路,而本篇及下篇笔记则重点介绍基于 MOS 管的防反接电路,如 NMOS 管串入 GND 管脚的防反接电路和 PMOS 管串入 VCC 端的防反接电路。相比于以往的防反接电路,MOS 管类型的防反接保护电路,具有低功耗和压降小的优点。

二、器件

1. Monolithic HSD

三、分析步骤

3.1 原理图

NMOS.jpg

根据上图可以看出,MOS 管类型的防反接保护电路略微复杂。

3.2 原理分析

(1)正常工作时

NMOS 管的 Gate 端经 R2 电阻接 VBAT,Source 端接芯片 GND,Drain 端接电源 GND。所以,正确上电时,NMOS 管的体二极管正向导通,Source 端电压为 0.2V 左右,NMOS 管导通。

(2)电源反接时

NMOS 管不再导通,即保护了 HSD。

3.3 器件分析

(1)Zener 二极管

当供电电压大于 VGS 时,Zener 二极管可以很好的保护 NMOS 管,所以选择的 Zener 二极管阈值应小于 VGS;另外,当 Zener 二极管的阈值过小时,供电电压大于 Zener 二极管的阈值,则流经 R2 和 Zener 二极管的电流会很大,NMOS 管上的电压就变小,存在不能打开 NMOS 管的风险。因此,选取 Zener 二极管时,需要注意这两点。

(2)电阻 R2

正常工作时,电阻 R2 的作用有两个:

(a)当供电电压大于 Zener 二极管的阈值时,限制通过 Zener 二极管的电流;

(b)R2 和 NMOS 管的 Gate 端电容组合会影响 NMOS 管的充放电速度,也就是会影响 NMOS 管的开关速度。因此,一般取 15K。

(3)电容 C(可选)

对于脉冲标准 ISO 7637-2-2004(E) 脉冲 1 测试 IV 来说,如果需要兼容该标准,则不用放置电容 C;否则,应在 Zener 二极管两端并联电容 C,且 R2C 的时间应大于 2ms(ISO 7637-2-2004(E) 脉冲 1 测试 IV)。

3.4 需要注意的地方:

(1)NMOS 管的保护电路同其他 GND 端保护电路相同,即电源反接时,负载仍可以工作的(经过 HSD 的功率 MOS 管体二极管),因此,需要注意此种情况下芯片发热的问题。

(2)NMOS 管上的压降,其压降为 RDS(ON) x ISON。因此,为了进一步减小这个压降,需要选择导通电阻小的 NMOS 管。

3.5 优缺点:

优点:低功耗,压降小。

缺点:成本高,电路略复杂。

扫码关注尚为网微信公众号

尚为网微信公众号
每天学习电路设计嵌入式系统的专业知识,关注一波,没准就用上了。

原创文章,作者:sunev,如若转载,请注明出处:https://www.sunev.cn/hardware/74.html

(4)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2015年4月7日 22:52
下一篇 2015年4月8日 12:01

相关推荐

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注