使用MOSFET 对比器实现反向电流保护，从而降低功耗。

反向电流是指负载端试图将电流倒回电源。这种现象可能发生在电源电压突然下降或完全消失时，当电源连接时，负载端的耦合、旁路电容或电池也可能使电流倒回。此外，负载端的电压可能超过电源端，这也会导致反向电流，如由感应负载引起的反向电压或由故障电池充电电路泄漏的电压。

注：当然，当多个电源并联时，一个电源也可能插入另一个电源嘴

如图1 所示比较器输入端跨接MOSFET 检测电路中电流的方向：

注：这里NMOS 防反接电路中的用法用法PMOS 同样，让体二极管的方向与电流方向相同。使用前电荷泵实现NMOS 高边驱动

由于正常正向电流，MOS 管的导通电阻 R d s ( o n ) R_{ds(on)} Rds(on)，MOS 从管道的源极到泄漏极会有轻微的压降，使泄漏电压低于源极。比较器检测到压降。当电流反向时，泄漏极的电压将高于源极较器检测到这种情况，然后输出低电平MOS 关闭管道以切断负载。

注：MOS 管道具有双向导电性，已打开MOS 和BJT 三极管不同。

MOS 管导通过时，两端产生的压降只有几十毫伏。连接在一起的比较器需要精心设计输入电压偏置电路，以保持共模输入电压在比较器的工作参数范围内。这种额外的偏置电路也会增加噪声和漂移，影响小信号的检测。

为了消除引入偏置电路的噪声和漂移，还可以提供足够的电流驱动MOS 管道、比较器的公共端(接地端)悬空连接到电源电压（ V B A T T V_{BATT} VBATT），因此，输入端和输出端可以直接连接到MOS 管上。

注：接地端接收电源电压，共模输入电压以电源正端为参考，相当于给输入增加负偏置

此时，为了使比较器能够工作，需要提供高于 V B A T T V_{BATT} VBATT​ 的供电电压。比较器的供电电压（电源正端到接地端的压差）不能太低，否则无法驱动MOS 管使其完全导通，但是也不能高于MOS 管的栅极最高电压 V G S ( m a x ) V_{GS(max)} VGS(max)​。对于大部分MOS 管，5V 是个不错的栅极驱动电压。

MOS 管的导通电阻 R D S ( o n ) R_{DS(on)} RDS(on)​ 对电路的性能有最大的影响，导通电阻越低，触发保护所需的反向电流就越大。这是因为导通电阻越低，MOS 管上的压降就越低，因而需要更大的反向电流才能达到比较器的触发电压。

注：意思就是触发保护之前可能出现较大的瞬间反向电流，如果电源端有TVS 以及别的钳位保护，或者输出电容够大、ESR 够低，那么只要反向电流持续时间足够短应该就没事，也就是要比较器动作快。以及导通电阻非常低这个优点此时变成了缺点，那么天生导通电阻比较大的PMOS 其实更适合用在这里

必须要指出的是，MOS 管的导通电阻具有正温度系数，也就是导通电阻随温度增加而增加。这就导致当温度上升时，反向电流阈值会下降，反之则上升。所以必须在低温时测试最大触发电流。

注：所谓的worst case 是在低温时，温度上升后这个电路的表现会提升

如果一个MOS 管的导通电阻是20mΩ，1A 的反向电流就会在MOS 管漏极和源极之间产生20mV 压降。这时的栅源电压 V G S ( o n ) V_{GS(on)} VGS(on)​ 就被叫做“感应”电压。

注：原文 This VGS(ON) voltage will be referred to as the “sense” voltage，没看懂

对于上图的电路，MOS 管选择了Nexperia 的BUK9K17-60，在 V G S V_{GS} VGS​ 约4V 时它的导通电阻约20mΩ， V D S ( m a x ) V_{DS(max)} VDS(max)​ 为60V，封装是SO-8，方便用在面包板上。

运放的输入失调电压可被视为和输入的检测电压串联，取决于失调电压的极性，它可能提高或者降低实际输入的检测电压，从而成为影响阈值电压的最重要因素之一。微小的检测电压必须克服失调电压后才能到达到比较器的阈值。比较器的数据手册中，失调电压的规格是不分极性的绝对值（±1mV），所以在计算误差范围时，必须综合考虑失调电压的两种极性。

R2 电阻的取值要考虑到对比较器启动时间的不利影响，因为冷启动上电后，比较器的旁路电容C3 要经过R2 充电。C4 电容的容量越大，比较器电路的启动时间也越长，在这段时间内，MOS 管处于体二极管正偏导通状态。然而，如果 V B A T T V_{BATT} VBATT​ 电压被中断或者瞬间降低，较大的C4 容量可以提供更长的“保持时间”，让电路仍能发挥保护效力。

注：详细的看原文，我只摘重点。另外原文提到这个仿真是用Ti 自己家的Tina-Ti 做的

注：测试电路是让 V B A T T V_{BATT} VBATT​ 极性周期变化，看比较器电路能不能截断负载端的负半周电流，就像二极管那样。第一条线 I l o a d I_{load} Iload​是负载端电流，第二条是 V B A T T V_{BATT} VBATT​，第三条是比较器的输出电压 V c o m p o u t V_{compout} Vcompout​。比较器输出高电平时MOS 管导通

如上图4 所示，当 I l o a d I_{load} Iload​ 电流过零，向负方向移动时，比较器的输出变为低电平关断了MOS 管，隔离了负载，将负载端电流变为零。

上图5 展示了电流负半周和比较器输出状态的放大视角，可以看出反向电流触发点的位置。

注：图里可以看出电流是先反向走了一会然后比较器才触发，所以上半部分的 I l o a d I_{load} Iload​ 曲线有一个负尖峰，但是后面电流上升的时候比较器动作几乎没有延迟

反向电流的检测用了更长的时间，因而图中的电流曲线出现了“下冲”，这是因为这时MOS 管正处于导通状态，导通电阻很小，所以MOS 管上的压降很小。电流上升时则相反，此时MOS 管不导通，两端的压降是体二极管的0.8V 正向压降。如果反向电流的下冲是不可接受的，或许有必要给MOS 管串联一个电阻，从而增加压降。

对反向电流的响应时间取决于四个参数：

1. MOS 管的导通电阻 R D S ( o n ) R_{DS(on)} RDS(on)​；
2. 比较器的失调电压；
3. 比较器的传播延迟；
4. 电流曲线的上升/下降时间；
5. 比较器的迟滞；

第1、2和第5 个参数在DC 环境有最大的影响，会延长转变时间。考虑到不同MOS 管的参数差异以及不同负载下的变化，导通电阻可能造成最大的影响。

注：这部分是实际电路的测试结果，同样挑重点

注：测试原理和仿真的相同，左半边是保护关闭的情况，右边图里最上边是被保护电路砍掉负半周的负载电流。蓝线和绿线之间是比较器的供电电压，基本不随 V B A T T V_{BATT} VBATT​的起伏变化

左图中顶部青色电流曲线清楚的显示了负载电流变化的过程：下降到-2A，过零，然后上升到+2A。绿色曲线是 V B A T T V_{BATT} VBATT​ 电压，在11V 到13V 之间变化。蓝色线是比较器由电荷泵产生的供电电压，由稳压管控制在 V B A T T V_{BATT} VBATT​ + 5V。蓝色线是比较器驱动MOS 管的输出电压，输出低电平时，实际电压等于 V B A T T V_{BATT} VBATT​，高电平则等于供电电压。当电流反向时比较器输出低电平，电流正向时为高电平。

保护电路启用后，由上面的图7 可见，当负载电流过零转入负半周时，比较器输出低电平，导致负载电流负半周被截断，当负载电流过零上升时，比较器输出高电平。当反向电流接近触发点时，比较器的输出存在轻微的振荡。

上图8（左边）展示了反向电流（青色）的下冲区和比较器的输出状态（玫红），当反向电流接近-150mA 时，比较器的输出发生了振荡（左边下降沿），当反向电流达到-300mA 时，比较器被完全触发。在电流的负半周，MOS 管保持关断状态，因为比较器输出低电平，MOS 管栅源电压 V G S V_{GS} VGS​ = 0V。

在比较器应用中，当输入信号（差模电压）接近零，并且处于转变的边缘时，这种振荡是常见的，此时比较器是被噪声触发。后文会讨论如何减少振荡。

当电流过零上升时，比较器输出高电平，驱动MOS 管开启，接通负载。在没有导通时，MOS 管两端的电压是最大的，由于正向偏置的体二极管在MOS 管两端制造的大约700mV 的电压，正向开启的速度更快，触发的一致性也更好。

上文已经提到过，反向电流下冲的量主要取决于MOS 管的导通电阻，比较器的失调电压以及附加的迟滞。

要减少比较器的输出振荡，可以给电路添加迟滞。然而，迟滞会提高触发点（绝对值），从而降低灵敏度并提高反向电流的触发点。

上图9（右边）展示了添加1MΩ 迟滞电阻（ R H Y S T R_{HYST} RHYST​）降低振荡的效果。可看出，反向电流的触发点移动到了大约-500mA，因为比较器需要更高的输入电压以克服迟滞效应增加的阈值。

注：不过也可以看出，下降沿的振荡确实没了

在反向电流保护的应用中使用比较器。

注：这篇内容比较多样，除了防倒灌，还介绍了防反接等电路，只是没上一篇那么“理论结合实际”。还是只挑重点，防反接之类的就略过了

使用MOS 管构成的反接保护电路的问题是它们不会提供反向电流保护（而二极管既可防反接又可防倒灌），一旦MOS 管导通，电流就可以双向流动。

一个MOS 管和比较器组合起来就可能用来防护反向电流。PMOS 和NMOS 电路都基于相同的工作原理——一个比较器检测MOS 管源极和漏极之间的电压（ V D S V_{DS} VDS​）从而判断电流方向。这类电路也能提供反接保护。

注：这个原理图是把MOS 管等效成一个开关、体二极管和导通电阻的组合，大概更容易理解

当电流从电池 V B A T T V_{BATT} VBATT​ 流向负载 V L O A D V_{LOAD} VLOAD​ 时，由于MOS 管的导通电阻或者体二极管正向导通产生压降，电池端电压高于负载端。比较器检测到这个压降，驱动MOS 导通，这样负载电流就能经由低阻抗的导通电阻流过。在出现反向电流的情况下， V L O A D V_{LOAD} VLOAD​ 高于 V B A T T V_{BATT} VBATT​。比较器检测到反向的电压，使MOS 管关断。体二极管此时也处于反向截止状态，所以电流被阻断。

对于PMOS，栅极电压必须被拉低到低于电池电压至少4V 才能开启MOS 管（注：低开启电压的MOS 也不少了，比如2.5V）。如果是NMOS，栅极电压则要被拉高到高于电池电压4V 或更多。如果系统本身没有更高的电压，通常可以添加一个电荷泵以产生足够高的驱动电压。

要触发比较器执行保护，存在最小所需的反向电流。要检测到反向电流，在MOS 管上必须存在压降（ V M E A S V_{MEAS} VMEAS​）。

当MOS 管截止时，由于体二极管正向导通产生压降， V G S V_{GS} VGS​ 在-600mV 到-1V 的范围内，对这个较大电压的响应可以很快。然而，当MOS 处于导通状态时，产生触发电压所需的电流明显变大。这个触发电压由MOS 管导通电阻产生，最低触发电压值等于比较器的失调电压加上迟滞电压的一半。

TLV1805 的最大失调电压 V O S ( m a x ) V_{OS(max)} VOS(max)​是5mV，迟滞电压 V H Y S T V_{HYST} VHYST​ 典型值是14mV。触发电压 V T R I P V_{TRIP} VT