刷到一个分离元器件搭建的电路，据说这个电路已经量产，成本低，电路简单，且同时实现了三种功能

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( `3 H+ Q: P2 o  Q; Y) Y# r" e大家好，我是王工。
在网上刷到一个分离元器件搭建的电路，而且据说这个电路已经量产，电路本身不复杂，但是同时集成了三种功能：防反接，过压保护和电源缓启动。
废话不多说，咱们一起来看它的工作原理。

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8 K# B- V' T1 l( L- ~1 }: v防反接
关于防反接，我之前已经写了很多文章了，防反接要么用二极管，要么用MOS管，这里的防反接主要靠的是Q2这颗MOS管。

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当电源的正极从BAT+输入时，通过R169再到D17稳压管，再通过MOS体二极管流回电源的负极，这之后，将NMOS管Q2的Vgs 钳位到9.1V，管子被打开，地网络可以正常接通输出。
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7 A. h; B0 ?1 g- _当电源接反后，电流路径被NMOS管Q2的体二极管反向截止，MOS管的gs两端没有电压，所以无法打开，整个电源的地网络断开，无法形成电源的一个回流路径，所以电源不工作，无法输出，从而实现防反接的功能。

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缓启动
什么是电源的缓启动？当外接电源上电后，电路板上的电不是立刻就有，而是要有一个慢慢上爬的过程，当然一般都是us或者ms级别。
3 _# D% D  k  G: C% E$ ?一般我们会在电源的输入端加上电源缓启动电路，因为在上电热插拔的过程中连接器的机械触点在接触瞬间会出现弹跳，导致电源振荡，可能会引起打火，电源跌落，系统不稳等问题。
& d" {( v& l8 W; ?9 X% U% J有了缓启电路，在连接器抖动的那十几毫秒内不给连接器通电，等插入稳定后再通电，就可以避免这些问题的发生。
该电路的缓启动，主要是靠PMOS管Q1，通过缓慢打开Q1实现电路的缓启动能。
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详细分析：
①在上电瞬间， PNP三极管Q18导通，PMOS管Q1的栅极通过R172和Q18迅速到达VBAT电压，使得Q1的PMOS管的Vgs = 0；
②同时，VBAT会沿着另一个路径，通过R170和R87到达PNP三极管Q18的基极，然后经过电容C41再到R171流回电源的负极。
在这个回路中，电容C41两端电压不可突变，所以这也是在给电容C41充电的一个过程，在C41电容充电的过程中，可以将它等效为一个阻值不断增大的内阻；
③这个等效电阻与R171串联分压，此电阻上的分压不断增加，因此PMOS管Q1栅极电位分得的电压逐渐降低，直到Vgs 从而实现缓启动功能。
其实也可以理解为Q18由开启到关闭的一个时间，在这个时间内，MOS由关断到开启。
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过压保护
0 V, P( l8 S: z4 ^* n该电路中，对过压保护起关键作用的是D94和Q18。
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当正常输入时：
稳压二极管D94截止，分析如上图，有一个MOS管的缓启动过程，电源正常输出。
3 y: g$ Q  {$ X当输入过压时：
即输入电压>28V，一般会到30-32V，稳压管D94反向击穿，然后将PNP三极管Q18的栅极电位钳制在其稳压值28V，而PNP三极管Q18的发射极电压接的是过压的VBAT电压
因此PNP三极管Q18的VbeVBAT通过导通的Q18和R172到PMOS管Q1的栅极，由于管压降很小，可以近似认为Q1的Vgs=0，PMOS关断，无输出电压到后级电路，实现过压关断保护。
这个电路需要注意

输入输出电容C194和C199的耐压不够，当输入28V时，电容直接就挂了。

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值得注意的是，MOS管Q1型号为TPCA8122，规格书显示VGS的安全电压范围在-20V/+10V以内。
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当输入电压超过20V时，Q1的Vgs会小于-20V，超过了其额定电压范围内的最大值，按理说这颗MOS管会损坏，实际电路能正常工作，这是为什么呢？
仔细看MOS管内部的封装，内部在gs之间并了一颗雪崩二极管，它会将MOS管的gs电压钳位在一个比较安全的电压范围内，起到一个保护作用。

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这颗雪崩二极管，一般的MOS管是没有的，选型时也要注意一下。虽然很多时候我们不需要重复造轮子，但只有理解了其每个元件的作用，才能更好的转换为我们想要的电路，这个电路大体的框架挺好，实际使用过程中需要注意电路参数的选型。
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0 B; @5 U& X, |' A- N# U" V/ V8 H写在最后都说硬件工程师越老越吃香，这句话也告诉我们硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
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