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每周了解几个硬件知识+MOS管防倒灌电路

工程师
2024-12-02 19:33:56     打赏

电流倒灌现象是指在电路中,由电源或负载的电压变化,导致电流从负载端向电源端流动的现象。

这种现象通常发生在电源电压低于负载电压的情况下,会对电源或电路造成一定的损害。


基本PMOS防倒灌电路

控制信号G_CTRL的作用,在这个电路中,控制信号G_CTRL负责控制VB4.2+给VCC_OUT供电。

当G_CTRL为高电平时,PMOS管导通,允许电流从VB4.2+流向VCC_OUT;当G_CTRL为低电平时,PMOS管截止,阻止电流流动。

电阻R2和R3的作用,电阻R2用于限制栅极电流,防止过大的电流损坏PMOS管。

电阻R3则用于控制栅极的常态,当G_CTRL为低电平时,R3将栅极上拉至高电平,使PMOS管保持截止状态。

image.png


控制信号G_CTRL控制VB4.2+给VCC_OUT供电。

在这里,源漏极两端没有接反,电阻R2的作用是为了控制栅极电流时不会太大,R3控制栅极的常态。

将R3上拉为高时,Pmos截止。

这个电路也可以看成是对控制信号的上拉,当MCU内部的管脚没有上拉时,此时的输出为开漏,PMOS无法驱动关闭。

那么就需要外部电压的上拉了,这时R3就起到了两个作用


带有稳压管的PMOS防倒灌电路


稳压管的作用,在这个电路中,加入了一个稳压管,用于保护PMOS管免受过压损害。

当电源接反时,稳压管可以限制电压,防止PMOS管因过压而损坏。

防反接功能,除了防倒灌外,这个电路还具有防反接功能。当电源接反时,PMOS管不导通,后级电路断开,从而保护整个电路。

image.png



背靠背PMOS防倒灌电路


两个PMOS管的连接方式,在这个电路中,连接了两个PMOS管进行背靠背防倒灌。

当控制端为高电平时,三极管Q5导通,Q3和Q4的栅极被拉低到0V,Q3通过体二极管导通,接着Q4导通,负载端得到Vin电压。

当控制端为低电平时,三极管Q9断开,Q3与Q4不导通,并且完全关断,由于Q3与Q4的体二极管是反向串联的,所以无论哪个方向都是不通的,实现了防倒灌。




image.png

当控制端为高电平时,三极管Q5导通,Q3和Q4的栅极被拉低到0V,Q3通过体二极管导通,接着Q4导通,负载端得到Vin电压。

当控制端为低电平,三极管Q5断开,Q3与Q4不导通,并且完全关断,由于3与Q4的体二极管是反向串联的,所以无论那个方向都是不通的,实现了防倒灌。

不过要注意,这个电路可能需要一个IO来控制。


总结:

电流倒灌现象是电路中一种潜在危害,可能由电源或负载电压变化引发,导致电流逆向流动。

为解决这一问题,设计了多种PMOS防倒灌电路。

基本PMOS防倒灌电路通过控制信号G_CTRL控制电源供电,电阻R2和R3则分别用于限制栅极电流和确保PMOS管常态截止。

当G_CTRL为低电平时,R3将栅极上拉至高电平,有效防止电流倒灌。

带有稳压管的PMOS防倒灌电路则进一步增强了电路的保护能力,稳压管能限制电压,防止PMOS管因过压损坏,该电路还具有防反接功能,确保电路安全。

背靠背PMOS防倒灌电路则采用了两个PMOS管背靠背连接方式,通过三极管控制栅极电压,实现电路的通断。

当控制端为低电平时,两个PMOS管完全关断,且由于体二极管反向串联,无论哪个方向电流都无法通过,达到防倒灌效果。这些电路在实际应用中具有重要价值。



院士
2024-12-03 15:39:29     打赏
2楼

奇妙的连接,解决了防止倒灌。


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