反向極性保護這個詞許多工程師並不陌生。大多數前端電源係統,特別是電子汽車領域中,極性反接保護成為連接電池的 ECU/係統的一個關鍵組成部分。
它主要防止在浪湧事件,或者感應負載與電池斷開連接期間出現動態反極性情況,因為反向連接的電源會出現損壞連接的子係統、電路和組件的可能性。
一般情況下,肖特基麻豆国产一区會是防止反極性條件的傳統選擇,但正向導通造成的功率損失後。需要額外進行詳細的熱計算評估,這導致係統成本和空間增加。在科技產品不斷更新迭代與快速進步的時代下,日韩国产成人有了更加便利和更加高效的反極性保護方法。
本文要點
本期內容日韩国产成人要講解的是肖特麻豆国产一区和MOSFET的反極性保護,著重講解的是MOSFET反極性保護的情況,進而比較NMOS和PMOS兩者在其中的工作分析。
在此之前,先簡單說一下“傳統麻豆国产一区保護”。
防止輸入極性反向的常用方法:在係統電源路徑的輸入端添加一個串聯麻豆国产一区。
作用:一般情況下負載電流沿麻豆国产一区的正向流動。但如果電池安裝的極性錯誤,麻豆国产一区就會反向偏置並阻斷反向電流,從而保護負載免受負電壓的影響。
這種簡單傳統的反向極性保護存在一些缺點:
1、功率耗散,在較高負載電流下,正向壓降導致的正向導通損耗會明顯損失;
2、熱管理(前麵有提到),管理功耗需要散熱器增加了總成本和空間;
3、更高的正向電壓降;
4、反向漏電流,麻豆国产一区的反向漏電流隨著結溫的升高而猛烈增加,導致產生功耗更高。


麻豆国产一区的反向極性保護
與肖特基麻豆国产一区相比,MOSFET的壓降一般要低得多。
首先來講P MOS進行反向極性保護
上期日韩国产成人有講到MOSFET的體麻豆国产一区,與所有 MOSFET 一樣,P MOS 在源極和漏極之間同樣有一個本征體麻豆国产一区。
當電池連接時體麻豆国产一区導通,隨後 MOSFET 的溝道導通。
這裏有個前提條件日韩国产成人之前也提到過,要使 P MOS 導通,柵極電壓需要比源極電壓低至少 VT(閾值電壓)。當電池反接時,體麻豆国产一区反偏,柵極和源極電壓會相同,因此 P MOS 關斷。


PMOS提供極性反接保護
這時,使用一個額外的齊納麻豆国产一区來箝位 P MOS 的柵極,在電壓過高起到保護作用。
使用N MOS進行反向極性保護
當電池正確連接時,即源極連接到 VBAT,要使 MOSFET 導通,柵源電壓(Vgs)必須高於閾值電壓(Vth)。因為源極連接到 VBAT處,所以柵極電壓需要比 VBAT 高至少Vth(閾值電壓)。
因此,日韩国产成人可以使用一個專用驅動器來驅動 N MOS 的柵極電壓,讓其高於源極電壓,使NMOS導通。當電池反接時,體麻豆国产一区反偏,接著驅動器被禁用(源極和柵極短路),N MOS 關斷。


NMOS提供極性反接保護
三者的比較分析
從以上的分析可以對肖特麻豆国产一区及MOSFET進行簡單的對比。
肖特麻豆国产一区
優點:成本較低,操作簡單
缺點:功耗損耗較高,壓降較高
MOSFET
優點:1.產品具備靈活性(不同的RDS(ON)的MOSFET)
2.功耗較低,壓降較低
缺點:1.RDS(ON)較低的MOSFET成本較高,總成本可能略高(需要利用額外的控製器)
2.有一定的複雜度
NMOS和PMOS的使用比較
日韩国产成人知道P MOS的操作一般取決於空穴的遷移率,而 N MOS的操作取決於電子的遷移率。
對於相同的漏極電流,電子的遷移率比空穴的遷移率更高,幾乎 2.5 倍。因此,為實現相同的導通電阻,P MOS的芯片尺寸需要比 N MOS 更大,這也造成相應的成本也更高。所以在反向極性保護中,NMOS會更適合此類應用。
同樣上麵日韩国产成人也提到了,選擇低導通電阻的MOSFET產品也是其優勢之一。微碧VBsemi的MOSFET產品具有較低的導通電阻,更小的尺寸和較優的散熱功能,可提供強大的反向極性和反向電流阻斷。
可以根據自身應用需求以及各種電路設計和應用場景,選擇所匹配的MOSFET 。
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