汽车系统中的输入反向电压保护

在现代汽车中，敏感的电子模块无处不在，虽然电路保护措施已经很完善，但如果车辆电池（通常是12V或24V）以反极性连接，仍然容易受到损坏。这种风险很大，因为车主很容易接触并错误重新安装电池，导致电压反向极性情况出现。为了保护这些昂贵的电子模块，输入反向电压保护（RVP）是一个重要的设计考虑因素。

RVP器件的主要目的是在正常工作条件下允许电流流动（从正电源到负电源），同时在电源极性反转时阻断电流流动（见图1）。此外，RVP解决方案还需考虑负载电压可能超过电源电压的情形，例如电机产生的反电动势（EMF），并决定是否允许或阻止反向电流回流到电源。本文将探讨常见的RVP方法，特别强调MOSFET选择在成本效益和性能方面的细致益处。

图1 电压极性与电流流动

1   输入反向电压保护的常见方法

所有RVP保护装置必须具备图1中A和B电路所示的行为。实现这种行为的RVP 最常见的两种方法是使用简单的阻断二极管或带有外部控制的MOSFET。所有实施RVP的方法都具有独特的工程优势和劣势。

图2 使用二极管的输入反向电压保护

2   阻断二极管方法

最简单的RVP 解决方案是将单个阻断二极管串联于负载（见图2）。该配置允许电流仅以正向偏压模式流动，在所有条件下有效阻断反向偏压电流，包括图1中C2 电路所示的条件。这种方法是成本最低的解决方案，尤其适用于低电流应用，并且需要的PCB 占用面积最小。

该方案的主要缺点是当二极管处于正向偏置时，功率以热量形式耗散，计算公式为P=V