電子產(chan) 品要正常工作，就離不開電源。像手機、智能手環這種消費類電子，其充電接口都是標準的接插件，不存在接線的情況，更不會(hui) 存在電源接反的情況。

但在工業(ye) 、自動化應用中，有很多產(chan) 品是需要手動接線的，即使操作人員做事情再認真，也難免會(hui) 出錯。如果把電源線接反了，可能會(hui) 導致產(chan) 品被燒掉。

圖1：手工接線

那麽(me) ，如果在設計產(chan) 品的時候，就考慮了電源防接反而設計了防接反電路是不是會(hui) 方便很多呢？今天，我們(men) 就來討論一下如何實現電源防接反？電源防接反的電路有哪些？

1、使用二極管防止電源接反

二極管就有單向導電的特性，在二極管的兩(liang) 端加上合適的正向電壓後，二極管導通；而如果加上反向電壓後，二極管截止。利用二極管的這個(ge) 特性可以實現電源的防接反電路，將二極管正向串聯在電路中即可。使用二極管搭建的電源防接反電路，如圖2所示：

圖2：二極管防反接電路

二極管防反接電路分析

將二極管正向串聯在電路中，如果電源接線正確的話，PN節正偏使二極管導通，負載得電工作，二極管產(chan) 生(0.7-3)V的電壓降。如果二極管反接的話，PN節處於(yu) 反偏狀態，電阻非常大，電路不通，從(cong) 而保護了負載的安全。

電路仿真

電路仿真如圖3所示，左圖電源的接線是正確的，負載LED被點亮；右圖電源的接線反了，負載LED不工作。由此可見二極管可以實現電源防反接功能，電源接反後，電路不通，負載不工作，而不會(hui) 把負載燒壞。

圖3：電路仿真

二極管防反接電路的優(you) 缺點分析

該電路的優(you) 點很明顯，電路簡單，實用性較強，關(guan) 鍵成本很低。但是卻存在幾個(ge) 缺點，如下：

缺點一：二極管具有正向電壓降，壓降範圍為(wei) (0.7-3)V，對於(yu) 低電壓而言可能不適用，分壓後可能導致負載電壓不夠。

缺點二：二極管的耐壓很高，但是過電流能力有限，例如4007二極管的最大正向連續電流約為(wei) 1A。

2、使用P-MOS防止電源接反

MOS管是一種壓控型的半導體(ti) 器件，應用廣泛，可以分為(wei) P-MOS和N-MOS，具有三個(ge) 電極，分別為(wei) 柵極G、漏極D和源極S。可以使用該器件來實現電源的防反接，使用P-MOS實現防反接的電路示意圖，如圖4所示：

圖4：PMOS防反接電路

P-MOS防反接電路分析

P-MOS的導通條件時柵極和源極之間的電壓VGS

當電源接線正確時，假設電源電壓為(wei) U，柵極G為(wei) 低電平，由於(yu) 寄生二極管的原因，使得源極S的電位為(wei) U-0.7，所以VGS

當電源反接時，柵極G為(wei) 高電平，VGS>0，所以P-MOS不導通，電路不工作。

P-MOS防反接電路仿真

仿真電路圖如圖5所示。左圖是電源接線正確的電路圖，發光二極管被點亮；右圖是電源接線錯誤的電路圖，發光二極管不工作。

圖5：PMOS仿真電路

P-MOS防反接注意事項/優(you) 缺點

P-MOS要接在電源的正極一側(ce) ，並且要將寄生二極管正向串聯在電路中，其工作原理正是利用了二極管的單向導電特性，這個(ge) 應用要和P-MOS的開關(guan) 應用區分開。

其優(you) 點就是導通壓降小，因為(wei) MOS管的導通內(nei) 阻非常小，所以壓降非常小。

3、使用N-MOS防止電源接反

N-MOS防電源反接的電路和P-MOS的工作原理是一樣的，隻不過N-MOS需要接在電源負極一側(ce) ，即低端。N-MOS防反接的電路示意圖如圖6所示：

圖6：NMOS實現電源防反接電路

N-MOS防反接電路分析

N-MOS的導通條件時柵極和源極之間的電壓VGS>0時導通，否則截止，利用N-MOS防電源反接時，N-MOS接在低側(ce) ，即靠近電源負極一側(ce) 。

當電源接線正確時，假設電源電壓為(wei) U，柵極G為(wei) 高電平U，由於(yu) 寄生二極管的原因，使得源極S的電位為(wei) 0.7，所以VGS>0,N-MOS管導通，從(cong) 而使負載得電，電路正常工作。

當電源反接時，柵極G為(wei) 低電平，VGS=0，所以N-MOS不導通，電路不工作。

N-MOS防反接電路仿真

N-MOS仿真電路圖如圖7所示，左圖是接線正確的電路圖，右圖是接線錯誤的電路圖。接線正確時負載工作，接線錯誤時電路不通。

圖7：NMOS仿真電路

N-MOS防反接注意事項/優(you) 缺點

NMOS需要接在電源的低側(ce) ，即靠近負極的一側(ce) ，其防止反接的原理與(yu) P-MOS防反接原理一致，寄生二極管也是正向串聯在電路中，NMOS導通後將寄生二極管短路掉。

其優(you) 點，因為(wei) MOS管的導通電阻非常小，隻有幾個(ge) mΩ，所以壓降非常小。與(yu) P-MOS相比，同係列N-MOS的內(nei) 阻更小。

4、使用整流橋實現電源接線的無極性

除了防反接之外，還可以使用整流橋實現電源的無極性，即電源正接、反接都可以，電路都可以正常工作。

整流橋是由四個(ge) 二極管所構成的電路，經常用在交流轉直流的整流電路中，在交流的每個(ge) 周期有兩(liang) 個(ge) 二極管同時導通而另外兩(liang) 個(ge) 二極管截止，依次輪換。

整流橋仿真電路

整流橋所實現的仿真電路如圖8所示，從(cong) 圖中可以看出，不管電源正接還是反接，負載LED都能發光，所以整流橋實現了電源的無極性。

圖8：整流橋仿真電路

整流橋防反接電路分析

四個(ge) 二極管組成了整流橋，在不同極性下，隻有兩(liang) 個(ge) 二極管導通工作，另外兩(liang) 個(ge) 處於(yu) 截止狀態，圖8也畫出了不同電源接法下，電流的方向，從(cong) 圖中可以看出，隻有對橋臂的兩(liang) 個(ge) 二極管導通，而另外兩(liang) 個(ge) 二極管截止。這也是整流電路的原理。

整流橋防反接電路優(you) 缺點分析

該電路不再對電源的極性有要求，實現了電源的任意接法，這時最大的優(you) 點。但缺點是，因為(wei) 二極管的正向壓降，不適用於(yu) 低電壓的電路，而且過電流能力較差。

5、電源防反接技術總結

以上介紹的幾種方案都跟二極管有關(guan) 係，都是利用了二極管的單向導電特性，但是受限於(yu) 二極管的正向電流和正向導通壓降，不適用於(yu) 大電流應用和電壓較低的應用。