PMOS-电池充电器的反向电压保护（二）-KIA MOS管
P 沟道 MOSFET 设计
图7示出了第二种方法，即采用一个 PMOS 晶体管作为保护器件。
在此电路中，MP1 是反向电池检测器件，MP2 是反向隔离器件。利用 MP1 的源极至栅极电压来比较电池的正端子与电池充电器输出。如果电池充电器端子电压高于电池电压，则 MP1 将停用主传输器件 MP2。
因此，如果电池电压被驱动至低于地电位，则显然，检测器件 MP1 将把传输器件 MP2 驱动至关断状态 (将其栅极干扰至其源极)。不管电池充电器是使能并形成充电电压还是停用 (0V)，它都将完成上述操作。
该电路的最大优势是 PMOS 隔离晶体管 MP2 根本不具备将负电压传送至充电器电路和负载的权限。图8对此做了更加清晰的图解。
通过 R1 在 MP2 的栅极上可实现的最低电压为 0V。即使 MP2 的漏极被拉至远低于地电位，其源极也不会施加显著的电压下行压力。一旦源极电压降至晶体管高于地电位的 VTH，晶体管将解除自身偏置，而且它的传导性逐渐消失。
源极电压越接近地电位，晶体管的偏置解除程度越高。这种特性加上简单的拓扑，使得这种方法比前文介绍的 NMOS 方法更受青睐。与 NMOS 方法相比，它确实存在着 PMOS 晶体管导电性较低且成本较高的不足。
尽管比 NMOS 方法简单，但是该电路还有一个很大的缺点。虽然它始终提供针对反向电压的保护作用，但是它可能不会总是将电路连接到电池。
当栅极如图8所示交叉耦合时，该电路形成了一个闭锁存储元件，此元件有可能选择错误的状态。虽然难以实现，但存在这样一种情况：充电器正在产生电压 (比如 12V)，在一个较低的电压 (比如 8V) 附联电池，电路断开连接。
在这种情况下，MP1 的源极至栅极电压为 +4V，因而强化 MP1 并停用 MP2。这种情况如图 9 所示，并在节点上列出了稳定的电压。
为了实现该条件，电池接入时充电器必须已经处于运行状态。如果电池在充电器使能之前接入，则 MP1 的栅极电压完全由电池上拉，因而停用 MP1。当充电器接通时，它产生一个受控的电流 (而不是高电流冲击)，这降低了 MP1 接通、MP2 关断的可能性。
另一方面，如果充电器在电池附联之前启用，则 MP1 的栅极只需简单地跟随电池充电器输出，因为它是由泄放电阻器 R2 上拉的。未接入电池时，MP1 根本没有接通和使 MP2 脱离运行状态的倾向。
当充电器已经启动并运行、而电池附联在后时，就会出现问题。在这种情况下，在充电器输出和电池端子之间存在瞬间差异，这将促使 MP1 使 MP2 脱离运行状态，因为电池电压强制充电器电容进行吸收。这使 MP2 从充电器电容器吸取电荷的能力与 MP1 使 MP2 脱离运行状态的能力之间形成了竞争。
该电路也用一个铅酸电池和 LTC4015 电池充电器进行了测试。将一个承受重负载的 6V 电源作为电池模拟器连接至一个已经使能的电池充电器绝对不会触发“断开连接”状态。所做的测试并不全面，应在关键应用中更加全面彻底地进行测试。即使电路确已锁定，停用电池充电器并重新启用它仍将始终导致重新连接。
故障状态可通过人为操控电路 (在 R1 的顶端和电池充电器输出之间建立临时连接) 进行演示。然而，普遍认为该电路更倾向于连接。如果连接失败确实成为一个问题，那么可以设计一款利用多个器件停用电池充电器的电路。图 12 给出了一个更加完整的电路例子。
图10示出了充电器被停用的 PMOS 保护电路的效果。请注意，不论什么情况，电池充电器和负载电压都不会出现负电压传送。图11示出了该电路处于“当反接电池进行热插拔时充电器已进入运行状态”这种不利情况下。
与 NMOS 电路的效果相差无几，在断开电路连接使传输晶体管 MP2 脱离运行状态之前，反向电池略微下拉充电器和负载电压。
在电路的这个版本中，晶体管 MP2 必须能够经受两倍于电池电压的 VDS (一个用于充电器，一个用于反接电池) 和等于电池电压的 VGS。
另一方面，MP1 必须能够经受等于电池电压的 VDS和两倍于电池电压的 VGS。这项要求令人遗憾，因为对于 MOSFET 晶体管来说，额定 VDS始终超过额定 VGS。
可以找到具有 30V VGS 容限和 40V VDS 容限的晶体管，适合铅酸电池应用。为了支持电压较高的电池，必须增添齐纳二极管和限流电阻器来修改电路。图12示出了一个能够处理两个串联堆叠铅酸电池的电路实例。
D1、D3 和 R3 保护 MP2 和 MP3 的栅极免受高电压的损坏。当一个反接电池进行热插拔时，D2 可防止 MP3 的栅极以及电池充电器输出快速移动至地电位以下。当电路具有反接电池或处于错误断开连接闭锁状态时，MP1 和 R1 可检测出来，并利用缺失的 LTC4015 的 RT 特性来停用电池充电器。
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