在硬件設(shè)計(jì)中，關(guān)于電路保護(hù)的部分是保證系統(tǒng)可靠性的重要一環(huán)，電路保護(hù)的設(shè)計(jì)具體也包括很多方面，比如：防反設(shè)計(jì)，過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，欠壓保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等，還包括接口的一些電磁防護(hù)設(shè)計(jì)。今天來(lái)梳理一下相關(guān)的電路設(shè)計(jì)點(diǎn)。

先說(shuō)說(shuō)輸入電源的防反接保護(hù)，這個(gè)在實(shí)際應(yīng)用中很有用，因?yàn)殡娫床宸吹默F(xiàn)象無(wú)論是生產(chǎn)還是應(yīng)用都很常見(jiàn)。

一、我們的產(chǎn)品里用的最多的是利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行設(shè)計(jì)，這是最簡(jiǎn)單的一種方式。缺點(diǎn)也很明顯，有PN結(jié)的壓降，在大電流情況下功耗太大沒(méi)法用。

二、利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詫?shí)現(xiàn)正負(fù)極兼容，這種特點(diǎn)是接反一樣正常工作，但是缺點(diǎn)同上，兩個(gè)二極管導(dǎo)致電壓和功耗更大。

三、利用MOS管的低導(dǎo)通電阻特性是目前應(yīng)用較多的方式。

MOS管這里有個(gè)問(wèn)題是為何DS是反的，和正常使用時(shí)不一樣。這里MOS管的防反接主要是寄生二極管在起作用。

NMOS的寄生結(jié)構(gòu)：

所以工作過(guò)程是：上電時(shí)寄生二極管先導(dǎo)通，之后UGS大于開(kāi)啟電壓，MOS管導(dǎo)通。

如果按照正常用法，我們看到寄生二極管在反接時(shí)導(dǎo)通了，沒(méi)起到保護(hù)作用。

同理PMOS：

下面分析一下MOS的寄生二極管和DS電流問(wèn)題。我們知道MOS管是單極子導(dǎo)通器件，通過(guò)溝道導(dǎo)通，應(yīng)該說(shuō)是不分DS的，事實(shí)上也不能說(shuō)對(duì)。

這是NMOS的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，D和S是在P型的襯底上“挖”出來(lái)的，那么D和S到P襯底之間就有PN結(jié)，所以正常使用時(shí)我們必須把襯底接到低電位(PMOS是連接到高電位)避免寄生的PN結(jié)導(dǎo)通，S和B連接在一起，這樣的話DS之間就有一個(gè)反接的二極管了。正常我們應(yīng)用時(shí)D端電壓為高壓，UGS大于VTH導(dǎo)通，而保護(hù)電路里反接時(shí)寄生的MOS管起到了開(kāi)啟的作用，反正只要有合適的電壓帶來(lái)電場(chǎng)形成反型層溝道，MOS管就能通流工作。一般NMOS的導(dǎo)通電阻比PMOS小，所以用NMOS的較多。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)有很多變形方案，如添加穩(wěn)壓管保護(hù)MOS管柵極。

小結(jié)：保護(hù)電路簡(jiǎn)單但是比較重要，掌握幾種設(shè)計(jì)原理和方法能夠很好的提高電路系統(tǒng)的可靠性。