PMOS管防反接電路是一種用于防止電源反接的電路設計，它利用PMOS（P型金屬氧化物半導體）管的特性來實現電路的保護功能。

一、PMOS管防反接電路的工作原理

PMOS管防反接電路的核心在于利用PMOS管的柵極（G）、源極（S）和漏極（D）之間的電壓關系來控制PMOS管的導通與截止，從而實現對電源反接的保護。

1. 電源正常接入時 ：
   • 當電源正常接入時，電壓從PMOS管的漏極（D）經過其內部的體二極管到達源極（S），由于體二極管存在壓降，源極電壓會略低于漏極電壓。
   • 此時，柵極（G）通過某種方式接地（或通過電阻分壓等方式保持低電位），使得柵源電壓（Vgs）為負值（小于PMOS管的閾值電壓Vth），從而PMOS管導通。
   • PMOS管導通后，其漏源之間的導通壓降很小，幾乎可以忽略不計，因此輸出電壓接近輸入電壓，電路正常工作。
2. 電源反接時 ：
   • 當電源反接時，原本應該接在漏極的電壓現在接在了源極，而柵極仍然保持低電位（或相對于源極為高電位）。
   • 此時，柵源電壓（Vgs）變為正值（大于PMOS管的閾值電壓Vth），PMOS管處于截止狀態，不會導通。
   • 因此，反接的電源無法通過后級電路，從而保護了后端設備免受損壞。

如下電路圖所示，此種應用，由PMOS來進行電壓的選擇，當VIO9V電壓存在時，此時電壓全部由VIO9V提供，將PMOS關閉，VBAT4.2V不提供電壓給VBAT_OUT。而當VIO9V為低時，VBAT_OUT由VBAT4.2V供電。注意R120的接地，該電阻能將柵極電壓穩定地拉低，確保PMOS的正常開啟。D1和D2的作用在于防止電壓的倒灌，D2可以省略。這里要注意到實際上該電路的DS接反，這樣由體二極管導通導致了開關管的功能不能達到，實際應用要注意。

下圖這個電路，控制信號G_CTRL控制VB4.2+是否給VCC_OUT供電。此電路中，源漏兩端沒有接反，R2與R3存在的意義在于R2控制柵極電流不至于過大，R3控制柵極的常態，將R3上拉為高，截止PMOS。同時也可以看作是對控制信號的上拉，當MCU內部管腳并沒有上拉時，即輸出為開漏時，并不能驅動PMOS關閉，此時，就需要外部電壓給予的上拉，所以電阻R3起到了兩個作用。R2可以更小，到100歐姆也可。

二、PMOS管防反接電路的設計

PMOS管防反接電路的設計相對簡單，但需要注意選擇合適的PMOS管和相關的電路設計。

1. PMOS管的選擇 ：
   • 需要選擇具有足夠耐壓能力的PMOS管，以確保在電源電壓范圍內能夠正常工作。
   • 同時，應選擇導通內阻較小的PMOS管，以減小導通時的壓降和損耗。
2. 電路設計 ：
   • 最基本的PMOS管防反接電路可以通過將PMOS管的柵極接地（或通過電阻分壓等方式）來實現。
   • 為了提高電路的可靠性和穩定性，可以在電路中加入一些保護元件，如限流電阻、穩壓管等。
   • 限流電阻可以限制電流過大時對PMOS管的沖擊，穩壓管可以保護柵源電壓不會過高而損壞PMOS管。

三、PMOS管防反接電路的應用注意事項

1. 適用場景 ：
   • PMOS管防反接電路適用于低壓、小電流的應用場景。對于高壓、大電流的應用場景，可能需要采用其他更為復雜的防反接方案。
2. 負載特性 ：
   • 由于PMOS管開啟后電流可雙向流動，因此該電路的負載不能是電池等電壓源。否則，在電源反接時，負載電池可能會通過PMOS管的體二極管導通，導致后端電路仍然受到損害。
3. 電路設計細節 ：
   • 在設計電路時，需要注意PMOS管的極性和引腳排列，確保正確連接。
   • 同時，需要考慮電路中的濾波、去耦等措施，以提高電路的抗干擾能力和穩定性。
4. 測試與驗證 ：
   • 在電路設計完成后，需要進行充分的測試和驗證工作，以確保電路在電源正常接入和反接時都能正常工作并保護后端設備。

四、總結

PMOS管防反接電路是一種簡單而有效的電源保護方案，它利用PMOS管的特性來實現對電源反接的保護。通過合理設計電路和選擇合適的PMOS管，可以確保電路在電源正常接入和反接時都能正常工作并保護后端設備。然而，需要注意的是該電路適用于低壓、小電流的應用場景，并且需要注意負載特性和電路設計細節等方面的問題。