【经验】简单多用P+N双MOS管让您最低成本实现防接反保护

时间： 2017-01-01 来源：世强

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电力电子功率器件,电力电子功率模块,CTLDM7181-M832D,Central Semiconductor

【摘要】为了防止因极性接反而造成不可预知的危险，在电路设计时，需加入防接反电路。而需解决压降、功耗以及操作复杂等问题，可采用两个N+P型MOS管CTLDM7181-M832D组成的极性反转电路，其不仅大大降低了压降和损耗、极小的封装节省了成本，还能实现极性反转。

在生产需要焊接锂电池的电路板中，常常会由于操作员的粗心大意而造成极性接反，轻则损坏电路板，重则产生锂电自燃，造成不可预知的危险。预防这种现象产生，还是要从设计源头去避免，这时候防接反电路的好处就显现出来了。

图1中，利用二极管单向导电特性来实现防接反保护。输入端正向连接时，二极管处于反接状态，后级电源输出正常；当输入端反向连接时，二极管导通，后级输出电压钳位在0.7V左右，当电流超过保险丝熔断值时，保险丝熔断，后级电压断开。

图1：利用二极管单向导电特性来实现的防接反保护电路

这个电路看起来非常简单，都是一些常见的器件。但是反接后电流急剧上升，造成保险丝熔断，需要重新正确连接和更换保险丝，不但操作复杂，而且成本比较高。

图2是根据图1改进后的电路，具有防接反和极性反转的作用。当①接电源正，②接电源负时，D2和D3导通，③为电源正，④为电源负；当②接电源正，①接电源负时，D1和D4导通，③为电源正，④为电源负。所以无论输入怎么接，输出始终是③为正，④为负，但该电路在工作时，始终有两个二极管导通，总压降有1.8V/500mA（以图2中二极管参数为例），压降损耗达到了0.9W，在电池供电的电路中使用极为浪费。

图2：具有防接反和极性反转作用的保护电路

鉴于以上两种电路都存在一定的缺点，为了解决压降、功耗以及操作复杂等问题，我们可以引入MOS管做防反接电路保护。图3是两个N+P型MOS管组成的极性反转电路，使用的是Central公司的P+N双MOS管CTLDM7181-M832D。假设电池电压为3v，当B1接电池正极Vbat+，B2接负极Vbat-时，右边P管由于体二极管的存在，S2电压约为2.5v，此时Vgs为-2.5v。根据数据手册可知，该P管的开启电压典型值为-0.76v，此时右上角的P管D2-S2导通，P+为电池Vbat+，电压为3v。同理分析可知，左下角的N管S1-D1导通，P-为电池负极Vbat-。

当B2接电池正极Vbat+，B1接负极Vbat-时，同理分析可知，左上角的P管D2-S2导通，P+为Vbat+，电压为3v；右下角N管S1-D1导通，P-为Vbat-。

图3：由N+P型MOS管组成的极性反转电路

通过以上分析可知，无论电池与B1、B2怎么连接，P+始终为电池正极，P-始终为电池负极。实际上，由于MOS管的导通电阻存在，P+和P-的电压并不完成等于B1和B2的电压，根据CTLDM7181-M832D的数据手册可知（图4），在电流为500mA时，N管导通电阻典型值为0.1Ω，P管为0.13Ω，计算可得P和N导通后压降为V=（0.1+0.13）*0.5A=0.115v，损耗为P=0.115*0.5=0.0575w，大大降低了压降和损耗。

图4：CTLDM7181-M832D的功能特性

因此，两个CTLDM7181-M832D构成的防反接电路不仅能预防人为接反电池的情况发生，还能实现极性反转，就算电池接反也能照常工作。除此之外，CTLDM7181-M832D极小的封装（2.9*1.9*0.8mm）大大缩小了PCB的占用面积，节省了成本。

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全部评论（274）

liuxj Lv6 高级专家 2018-12-24

PCB设计时，晶振布局布线有什么要求
- 郭攻城狮回复：晶振布线尽量靠近CPU管脚，无源的话，建议加2个pF级别电容辅助起振，另外管脚可以用地平面包围
  查看全部7条回复
plhust Lv7. 资深专家 2020-08-21

学习下
文宣 Lv7. 资深专家 2019-01-21

学习了
大伟 Lv5. 技术专家 2019-01-19

学习了，正好用。
MangoHoHo Lv7. 资深专家 2019-01-19

学习了

solomon Lv8. 研究员 2019-01-16

学习一下
WallE Lv7. 资深专家 2019-01-16

就怕接反了
火辣辣的笑笑 Lv4. 资深工程师 2019-01-16

不错的参考设计
大方 Lv7. 资深专家 2019-01-15

学习
ScLy Lv3. 高级工程师 2019-01-15

学习了

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2017-08-22 - 新产品代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体）所有TO-218封装器件停产EOL通知（PDN01022）

描述- 中央半导体公司宣布，所有TO-218封装的设备已停产，并归类为生命终止（EOL）。公司正在对某些TO-218设备进行TO-247封装的替代品认证。部分产品有计划替代品，如下所示。2017年4月7日发布的PDN#01022 Rev:001版本中移除了TIP36C和TIP36C SL，以应对市场需求。TIP36C和TIP36C SL再次成为活跃设备。尽管中央半导体公司努力继续生产已宣布为EOL的设备，但在客户需求低于最低可持续性水平时，停止某些设备是行业公认的做法。因此，以下产品已转为EOL状态，作为中央产品管理流程的一部分。任何替代产品将在下方注明。最后购买订单的生效日期为通知发布之日起六个月，最终发货日期为十二个月；如果库存可用，此期限可能延长。

2017年04月07日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 产品变更通知及停产信息 - Rev:001 代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体）以SOT-23F封装制造的MOSFET器件停产通知（PDN01070）

描述- 中央半导体公司宣布，由于市场需求下降，以下SOT-23F封装的MOSFET器件已停产，并被归类为生命终结（EOL）产品。包括CMPDM202PH BK、CMPDM202PH TR、CMPDM203NH BK、CMPDM203NH TR、CMPDM302PH BK、CMPDM302PH TR、CMPDM303NH BK、CMPDM303NH TR等型号。客户需在六个月内下单购买最后一批产品，并在十二个月内完成最终发货。如无替代产品，中央半导体将提供额外信息或技术数据以协助寻找替代来源。

型号- CMPDM202PH

2018年4月5日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 产品变更通知及停产信息 - Rev:001 代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体）以SOT-23F封装制造的部分MOSFET器件停产通知（PDN01070）

描述- Central Semiconductor宣布，由于市场需求下降，以下SOT-23F封装的MOSFET器件已进入生命终结（EOL）阶段，并要求立即停止订购。具体产品包括CEN1232系列、CMPDM202PH系列、CMPDM203NH系列、CMPDM302PH系列和CMPDM303NH系列。客户需在六个月内下单最后一批产品，并在十二个月内完成最终发货。如需替代产品信息，请联系工程部门。

CENTRAL SEMICONDUCTOR - 产品变更通知及停产信息 - 2018年2月6号代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） SOD-80 材质分析表

描述- 本资料详细列出了SOD-80封装元器件的材料成分规格，包括器件平均质量、材料成分及其含量、CAS编号等。资料中涵盖了活性器件、引线框架、封装材料、镀层等各个部分的详细成分和含量信息。同时，资料也说明了无铅镀层和锡铅镀层的区别，并提供了免责声明，指出所提供信息的准确性和完整性无法保证。

型号- CCLM0130 BK,CCLM4500 BK,CCLM0130,CCLM0500 TR,CCLM1000 TR,CCLM0300 BK,CCLM0300,CCLM0500,CCLM2000 BK,CCLM2700,CCLM2700 TR,CCLM3500 TR,CCLM4500,CCLM0750 TR,CCLM0035 BK,CCLM1500 BK,CCLM0035 TR,CCLM1500 TR,CCLM0750 BK,CCLM5750 TR,CCLM2000 TR,CCLM2700 BK,CCLM5750,CCLM2000,CCLM3500 BK,CCLM5750 BK,CCLM0300 TR,CCLM1500,CCLM4500 TR,CCLM0130 TR,CCLM1000,CCLM0500 BK,CCLM3500,CCLM0035,CCLM0750,CCLM1000 BK

2013年08月27日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体）以TLM832DS封装制造的产品通产通知（PDN01077）

描述- Central Semiconductor宣布，由于市场需求下降，以下TLM832DS封装的器件将停产，并进入生命终结（EOL）状态。包括CTLDM303N-M832DS、CTLDM304P-M832DS、CTLDM7120-M832DS、CTLDM8120-M832DS、CTLSH1-40M832DS和CTLSH1-50M832DS等型号。客户需在六个月内下单最后一批产品，并在十二个月内完成最终发货。如无替代产品，Central将提供额外信息和技术数据以协助寻找替代来源。

型号- CTLDM303N-M832DS

2018年4月5日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 产品变更通知及停产信息 - REV 002 代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） SOD-923 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，涉及SOD-923封装的器件。内容包括各组件的材料成分、质量百分比、CAS编号及含量。资料强调信息准确性，但无法保证完全无误，部分数据来源于外部数据源。

2011年06月03日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Kyocera（京瓷）晶体晶振在汽车电子市场中的案例参考

描述- 本资料主要介绍了Kyocera Crystal Device Corporation在汽车市场中的应用和产品。内容包括汽车电子基本知识、AEC-Q200认证标准、目标应用领域如ADAS、V2X、TPMS、IVI等，以及相关产品的技术规格和应用案例。资料还强调了Kyocera Crystal Device Corporation在汽车电子领域的竞争优势和产品推广策略。

2017年04月22日 - KYOCERA - 培训文档-商品应用及供应商介绍代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体）冲突矿物声明

描述- 本文件详细说明了Central Semiconductor关于“冲突矿产”的采购和使用政策及标准操作流程。信息来源于Central全球供应链和制造设施；已对信息的准确性和验证进行了尽职调查。Central Semiconductor致力于以道德、社会和环境负责的方式开展业务。因此，Central完全支持国际组织如电子行业公民联盟（EICC）和全球电子可持续性倡议（GeSI）消除在刚果民主共和国（DRC）及其邻近国家资助武装冲突和侵犯人权矿产的使用。此外，Central致力于对供应链中此类材料的持续不存在进行尽职调查。Central的供应链合作伙伴被建议对其供应链合作伙伴采取类似的尽职调查，以确保持续消除冲突矿产。具体而言，可能用于半导体组件制造的冲突矿产包括：金、钽、锡和钨。Central的供应链合作伙伴应完全遵守EICC和GeSI就这些矿产制定的指南和纪律。根据行业标准和企业道德实践，并根据其供应链提供的信息，Central Semiconductor仅使用通过EICC无冲突冶炼厂计划验证的冶炼厂采购的矿产。

2016年08月30日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） ATR00118（SGS）测试报告

描述- 本报告为SGS出具的一份关于电子焊接材料（SOLDER）的测试报告，编号NGBML1600199901，测试日期为2016年1月21日。报告详细记录了样品的提交、标识、测试方法、测试结果等信息。测试内容包括RoHS指令规定的有害物质（如镉、铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚、邻苯二甲酸盐等）的检测，以及卤素、锑、铍和六溴环十二烷的检测。所有测试结果均在规定的限量范围内，样品符合RoHS指令的要求。

2016年06月21日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） SOT-923 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，涉及SOT-923封装的器件。内容包括器件平均质量、材料成分及含量、CAS编号等。材料包括掺杂硅、金、铜银合金、封装材料等，并强调EMC GREEN封装材料为无卤素。资料注明信息可能来源于外部数据源，仅供参考。

型号- CMBT3904E,CMBT3906E BK,CMBT3906E,CMBT3904E BK,CMBT3906E TR,CMBT3904E TR

2014年01月23日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） UB 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，详细列出了不同元器件组件的材料成分、含量及CAS编号。内容包括：活性器件、引线、陶瓷头部、金属、内层镀层、外层镀层、盖/焊料、镀层等，并提供了重量百分比和毫克数值。资料强调信息来源于外部数据源，可能存在不完整或不准确的情况。

2016年06月20日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） SOT-963 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，详细列出了SOT-963封装器件的平均质量、波动范围以及各组成部分的材料成分、含量和CAS编号。资料中涵盖了器件、引线框架、封装材料等多个方面的详细信息，并注明了信息来源可能存在的不完整或误差。

2011年06月03日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） SOT-89 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，涉及SOT-89封装的器件。内容包括器件平均质量、材料成分及其占比、CAS编号、含量等详细信息。资料还提及了封装材料为EMC GREEN，为无卤素材料。此外，针对无铅镀层和锡/铅镀层，提供了不同的产品编号后缀。资料最后声明了信息来源和免责条款。

型号- CXTA92 TR,CXT591E TR,CBCX68-16 TR,CXTA44 TR,CXT5551E,CXT2222A TR,CXT491E BK,CXT2907A,CXT3019 BK,CBCX69 TR,CXT2907A TR,CXT3904 TR,CXT4033 BK,CXT3410,CXT5401 TR,CXT3906 BK,CXT7410,CXT7410 TR,CXT5551,CBCX69-16 BK,CBCX68 BK,CXT5551E BK,CXT5551HC,CXT5401E,CXT5551HC TR,CXT5401E TR,CXT3904 TR13,CXTA44 BK,CXT2222A TR13,CBCX68-25 BK,CXT5551 TR,CBCX68,CBCX69,CXTA42 TR,CBCX69 BK,CXT3906,CBCX68-16 BK,CXT5401E BK,CBCX69-25 BK,CXT3904,CXT2907A BK,CXT3410 BK,CXTA92 BK,CXT591E BK,CXT3906 TR,CXT7410 BK,CXT4033 TR,CXT491E TR,CXT491E,CXT3904 BK,CXT2222A,CXT3019,CBCX69-16 TR,CXT5551HC BK,CXTA92,CXT5401 BK,CXT5551E TR,CXT3019 TR,CXT5551 BK,CXTA44,CXT591E,CXTA42 BK,CXTA42,CXT2222A TRJ,CXT3410 TR,CXT5401,CBCX68 TR,CXT4033

2014年01月23日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货

Central Semiconductor（中央半导体） TO-220FP-2 材质分析表

描述- 本资料为元器件材料成分规格说明，主要涉及TO-220FP-2封装器件的材料组成。内容包括器件平均质量、材料成分及其百分比、CAS编号、物质含量等。详细描述了器件中各个组件的材料，如掺杂硅、铜合金、高温焊料、封装材料等。同时，资料还提到了EMC GREEN环保型封装材料，并说明了无卤素封装和铅锡镀层的相关信息。资料最后提醒，提供的信息仅供参考，可能存在不完整或不准确的情况。

型号- CDM22012-800LRFP SL,CDM22012-800LRFP

2015年01月30日 - CENTRAL SEMICONDUCTOR - 测试报告代理服务技术支持批量订货