不论是汽车电子、医疗电子或者消费电子，电源的反相保护都是相当重要的部分。如果没有设计反相保护或者保护不到位，在产品装配和使用的过程中都会对用户和产品带来安全隐患。
本文介绍低压消费电子里利用P通道MOSFET以实现锂电池反接保护的一种应用实践。本应用也可用于低压汽车电子电路。
针对电池反接的电路保护，只使用被动元件的话一般有如下两种保护方法：
第一种：最简单也是成本最低的方法，使用一个肖特基二极管，这样在如图电池反接的时候二极管不会导通。但是在电池正接的时候会有肖特基二极管带来的压降和发热，因此只适用于小电流应用。
第二种：利用P通道MOSFET，电池正接时MOSFET导通，电源正常工作。反接时MOSFET关断，电路断开。使用P通道MOSFET的优点是大电流情况下的压降跟发热情况都比较好，缺点是成本更高，而且外部电路电阻需要经过计算。接下来以维安WM03P42M2为例，介绍P通道MOSFET在电池反接保护时应当如何选取参数及配置外部电路。
基本设计流程
如图所示搭建电路。注意MOSFET的方向千万不能摆错。D极与S极之间的intrinsic diode一定是由VBAT的正接时的正极指向电路负载。
WM03P42M2的主要电气参数如下表所示：
一个3.7V锂电池接入电路时，电路的动作可以描述如下：
当电池以正确的极性接入电路时，最初MOSFET的intrinsic diode导通，D极跟S极中产生一个压降。查看WM03P42M2的datasheet可知此处压降最大约为1V（上表中最后一行参数Diode forward voltage）。由此推知S极处电压为2.7V。R1/R2简单的电阻分压后可以计算出G极处的电压为0.245V。可计算出VGS = -2.455V，满足VGS(th)最大值-1.3V，电路导通。将电池满电电压4.2V及耗尽电压2.5V带入计算，也同样满足正接时导通的条件。
当电池以错误的极性接入电路时，MOSFET由于G极的电压比S极电压高，所以无法导通，电路因此被保护。
在很多应用实践中，R2也常常被替换成一个齐纳二极管。使用齐纳二极管的好处就是不再需要计算不同电池电压下R1/R2的分压来推断MOSFET是否导通。但是缺点在于通常齐纳二极管的价格比电阻较贵，而且在电路板上所占的面积也较大。
温升
最后一步我们需要验证电池正接的正常工作条件下，MOSFET上的功率损耗及其带来的温升。查询WM03P42M2的规格书我们可以看到该MOSFET最大可承载的电流为4.2A。所以我们使用WM03P42M2，电池的工作电流不能超过4.2A。
假定我们的电路应用中最大工作电流为VGS=-2.5V, ID = -1A，查询datasheet得知此时RDS(on)为90mΩ。可以由P=I²R得出在此工作条件下MOSFET的耗散功率为
P=(1A)² × 90mΩ = 0.09W。
0.09W远远小于WM03P42M2最大耗散功率0.45W。再将0.09W乘以温升系数RθJA=313°C/W得到此条件下MOSFET的温升约为28.17°C。
通过上面的介绍相信大家对于维安半导体公司出品的P通道MOSFET WM03P42M2在电池反接保护电路的应用已经有了一定的了解。在电池反接保护电路中，WM03P42M2具有大工作电流、低导通电阻、小泄漏电流、封装紧凑的诸多优点。感兴趣的同学可以发邮件至fortune@ftelectronic.com或者在荃发电子有限公司的微信公众号后台留言申请免费样品。