电路小课堂，防反接电路哪里跑。

前言

又到了电路小课堂时间，今天我们要聊的是 防反接电路，防反接电路是硬件工程师必备的基础知识，在网上已经有大量的防反接电路总结文章，我也查阅了大量文章。

虽然说实用的电路就那么几种，这个可谓英雄所见略同，但是大部分文章的说明部分都一样，那么这就……（不符合我的风格，不浮夸，不将就。即便是总结 ，原理可以一样，但是说明照搬那就说不过去了~ ~）

说明一下， 本文的防反接电路主要针对是单片机系统，因为博主是在智能家居领域工作的，我会结合自己的工作经验，设计的产品来说说这些电路。

一、二极管防反接

又是从二极管开始（和 MOS 管一样，用得这么多，我得写一篇全面认识二极管的文章了），利用 PN 结的单向导电性（不要钻牛角尖说反向漏电流）。

1.1 基本电路

直接在电源入口处串联一个二极管，电路简单，成本低，如下图（本图就是实际使用过的）：

上图是最简单也是最常用的防反接方式，上图是二极管接在入口 Vin 端，也可以接在 GND 端，二极管反着接，是一样的效果。

电路分析

在单片机系统中，使用此电路 一般 一般 一般 只需要注意一个参数：最大整流电流。

首先你在设计自己电路的时候应该知道自己的负载功率，比如一般来说 STM32 最小系统，也就是 20/30 mA，加上其他的一些传感器，可以知道系统平时运行的功耗，要注意 STM32 的功耗是 3.3V 状态下的，入口电源是 5V 或者 12V，电流需要就更小了，当然不要忘记 DC/DC, 或者 LDO 的转换效率之类的。

每个二极管都有一个参数，最大整流电流，比如上图中的 SS34：

电路设计需要冗余，所以我一般直接使用一个 SS34，基本上所有的项目都能满足要求，当然 SS34 封装稍微大一点。

网上的大部分介绍这个电路的时候都说到，二极管 0.7V 的压降，2A 电流或者更多电流的时候发热之类，我怎么看？

首先，这个说法没有错，理论上就是这么分析的！

实际应用我从以下几个点分析：二极管的选型，二极管压降与电流的关系，应用领域。

1、二极管的选型

上图我使用的二极管是肖特基二极管 SS34，整流电流 3A， 压降 550mV@3A（不同厂家的参数会有差异），3A 的时候最大压降 0.55V，不像大部分文章分析的 0.7V。

在这个方面所会导致的发热会下降许多。

2、二极管压降与电流的关系

上面说了一个参数，最大压降 550mV@3A，实际上，如果只有几十毫安，压降会很小，电流越小，压降越小，所以一般来说实际使用压降会远远小于 0.55V。这又一步的降低了上面说的问题。

3、应用领域

如果在单片机系统中，基本上很难达到 3A 电流，不要说我上图的例子是 12V 电源，即便是 5V 入口，常用的方案也不可能达到 3A 电流，接触的领域不同，我所接触的功耗最大的就是 4G 模块，瞬时电流也很少有达到 3A （3.3V）的，换成 5V 主供电也只有 2A 了，还是瞬时电流。所以单片机系统中，一般的方案都不会有那么大的电流。

其他的传感器之类的设备，一般如果真的大功耗，厂家或者产品手册都会特别说明功耗，现在大趋势都是朝着低功耗方向发展的。

所以总的来说，在单片机系统中，不管是 12~24V 电源入口，还是 5V 电源入口，即便是使用电池的场合（能够使用电池一般都是低功耗产品，低功耗产品的电流小，二极管的压降会很小），这个电路基本都适用用。

但是真的是方案面向工业领域或者大功率领域，上升到那个层次，应该会有更加好的方式。

1.2 桥式整流电路

二级管桥式整流电路，使用 4 个二极管，可以使得电源不分正反，如下图（本图就是实际使用过的）：

上面电路可能不太直观，不好看= =！，其实就是下图这种：

电路分析

这个电路分析方式和上面二极管的基本电路是一样的，网上的大多文章说的问题还是此电路压降是基本电路的 2 倍，发热是 2 倍，不实用。

其实我们根据上面对于二极管的基本分析，我们可以使用 4 个肖特基二极管，在单片机系统中使用也不是问题。 但是同样是因为 2 个二极管的压降，不太适用于 5V 供电的场合。

在使用 12~24V 电源入口的单片机系统中比较适用，5V 以及更低的电源入口不太适用。

二、保险丝和二极管防反接

还是使用二极管，但是我们这次要配合保险丝使用，电路图如下（本图是示意图，在 12V 时候自己没这么用过）：

电路分析

上图使用了肖特基二极管，实际上这里使用普通二极管比较合适，肖特基二极管反向漏电流相对大一些。

这个电路也是很简单的，正确连接二极管截止，电路正常；反接时候，电流通过二极管经过保险丝，整保险丝电阻极地，电流很大，导致保险丝烧坏。

本方案相对上面二极管基本电路而言，好处在于没有了二极管的压降，这在 12V 入口电源的系统中倒是无所谓的，但是在 5V 或者电池供电的场合就比较合适了。

缺点是接反了保险丝会被烧坏。所以在实际使用时候可以选择自恢复保险丝。

实际使用

在实际项目中，我在使用锂电池的产品上使用过这个电路：

图中为什么会有 D2，因为是双电源供电，防止其他电源直接加到锂电池的正极，如果是只有电池供电，D2 是可以去掉的，D2 即便不去掉，就等于在 保险丝和二极管防反接 的基础上再加上了一个 二极管防反接的基础电路，也是没有问题的。

三、MOS 管防反接

又用到 MOS 管了，MOS 管的基础请参考：

全面认识MOS管，一篇文章就够了

我们已经全面学习过 MOS 管，它导通电阻低，极强的电流处理能力，可以做开关，使得他也能用于电路的防反接应用中。我们下面分别来看一下使用 PMOS 和 NMOS 来实现的防反接电路。

3.1 PMOS 电路

PMOS 管接在电源的正极，电路如下图（本图也实际使用过）：

电路分析

通过 MOS 管的原理和 MOS 管做开关电源切换电路的博文：

聊聊电源自动切换电路（常用自动切换电路总结）

我们很容易理解上面电路的工作方式：

电源正确连接时候：因为 MOS 管的寄生二极管，使得模式管 S 级电压值为 ：VIN - 寄生二极管的压降 G 级下拉到 GND，Vgs < 0，使得 PMOS 正常导通 ...

电源接反时：G 极是高电平，PMOS 管不导通。电路不工作。

使用此电路一般 也需要注意一个参数：MOS 管的 ID(导通电流)。这不管是对 PMOS，还是 NMOS 都需要注意。

有些小的 MOS 管的 ID 并不是很大，比如我常用的 BSS84：

这就需要根据自己的负载情况选择合适的 MOS 管了，在我的《全面认识 MOS 管》文章中讲过 MOS 管的参数，可以根据手册来选择自己合适的 MOS 管，然后根据电路判断 MOS 管能够达到的 ID 能否满足负载要求：

实际使用

在实际使用中，我们往往会有 2 个电阻，就是 GS 之间并联的电阻，和 G 极串联的电阻，一个实际使用的电路图如下：

至于为什么需要这两个电阻，在我的《全面认识 MOS 管》文章中也有过分析，这里我们就不再分析了。

电阻的选择没有标准，但是在这个地方，导通条件 Vgs 的电压需要根据 R1 和 R2 分压计算得来的。要保证你电路导通的 Vgs 所提供的 ID 能够满足负载要求。

上面这个实际使用电路导通后，R1、R2 会一直消耗电流，所以我放得比较大，但是其实我认为，在一般单片机防反接的这种场合，即便去掉 R1 也是没问题的，因为在这种场合我用过不带 R1 的电路。

3.2 NMOS 电路

NMOS 管接在电源的负极，栅极高电平导通，注意 GS 的方向，寄生二极管应该是反接，即是 NMOS 的 D 极连接至电源入口。

电路分析

NMOS 会破坏地回路,所以其实我基本没用过 = =！

根据我们所学的 MOS 管知识，也可以很好的理解这个电路，但是我们还是简单分析一下：

电源正确连接时候：电压经过 R2、R1，R1 与 R2 分压后其 GS 极电压大于 MOS 导通电压 Vgs（通过寄二极管到电源负极可以形成回路），MOS 导通。

电源接反时：寄生二极管截止，没有回路形成，没有电压，MOS 管不导通。

其他的细节问题和上面的 PMOS 管一致。

使用 MOS 管电路防反接，解决了二极管存在的压降问题，但是电路相对二极管来说复杂一些，成本也高一点。

结语

本文结合自己的工作经验，聊了聊大家都熟悉的常用防反接电路。

单片机领域，还是二极管最朴实最实用。MOS 管就像好马，需要懂它的伯乐。

但是如果不能够完全理解 MOS 管的原理，用起来没问题还好，出了问题感觉就不是那么回事了，对于 MOS 管的应用，首先要得了解 MOS 管的原理，MOS 管的参数，还是得好好看看一些基础，怕文中的推荐链接小伙伴没看到，再次推荐一下博文：

全面认识MOS管，一篇文章就够了

其实在实际使用中，可以先根据先人给出的经验去设计电路，然后通过实际的测试，分析，最好是踩几次坑，吃几次教训，自己才能真正的设计出越来越稳定可靠的电路。

好了，今天的电路小课堂到这里就结束了，谢谢大家！ 喜欢的朋友多多支持哦！