先前发布的设计理念概述了一种极性保护电路，该电路提供电池与负载的正确连接，无论电池在其支架中的方向如何。该电路基于Maxim Integrated 的快速开关、低电压、双路 SPDT CMOS 模拟开关 IC MAX4636 ，可以正常工作，但也有一些缺点。它的电源电压范围有限（1.8-5.5V），内部电阻略高，这限制了它在电流负载不超过 30 mA 的产品中的应用。幸运的是，由于 MOSFET 技术的一些重大进步，现在可以克服这些限制。 图 1说明了使用 P 沟道 MOSFET 晶体管保护负载免受反极性电池的影响。通常，要打开 P 沟道 MOSFET，您需要在其控制栅源结上施加适当的电压（栅极端子为负电位，源极端子为正电位）。图 1 所示的 P 沟道 MOSFET 的连接方式略有不同，其工作方式如下。
当电源施加到 A 和 B 端子（A 为正，B 为负）时，晶体管的内部二极管 D1 正向偏置并提供 Q1 的控制栅源电压，从而将其打开。MOSFET 的低电阻充当二极管 D1 周围的分流器，并为负载提供电流。 当电池反接时，电压加在A和B端（现在A为负，B为正），晶体管内部二极管D1反向偏置，Q1的栅源电压为0。结果，Q1 晶体管关闭，负载没有电流。 换言之，该电路中的 P 沟道 MOSFET Q1 的行为类似于二极管（即虚拟“D2”），具有非常低的正向阈值电压。可以以类似的方式使用 N 沟道 MOSFET（图 2）。
当 A 端为正而 B 端为负时，晶体管的内部二极管 D1 获得正向偏置并提供 Q1 的控制栅漏极电压，从而将其导通。MOSFET 的低电阻分流 D1 二极管，从而为负载提供电流。 当电源反向施加到 A 和 B 端子（A 为负，B 为正）时，晶体管的内部二极管 D1 反向偏置，栅源电压等于 0。MOSFET Q1 关闭，负载没有电流。 图 1 和图 2 中所示的电路可用于保护负载免受电池反接，而不是使用普通的二极管反极性保护，但如果电池装反，则无法为负载供电。
如图 3所示安装电池时，正电位通过其正向偏置的内部二极管 D2 施加到 P 沟道晶体管 Q2 的源极。这将 Q2 的栅极置于电池负极的电位，从而将其打开。电池的负极通过其正向偏置的内部二极管 D3 连接到 N 沟道晶体管 Q3 的源极。在这些条件下，Q3 开启，因为它的栅极处于电池正极端子的电位。总而言之，当电池处于此方向时，Q2 和 Q3 处于活动状态，并将电池电压传送到负载，而 Q1 和 Q4 保持关闭状态。 在下一个场景中，电池安装在相反的方向。现在，正电位通过其正向偏置的内部二极管 D4 施加到 P 沟道晶体管 Q4 的源极。由于 Q4 的栅极处于电池负极的电位，因此它导通。Q1 的内部二极管 D1 是正向偏置的，允许它从电池的负极端子向 N 沟道晶体管 Q1 的源极施加电位。由于 Q1 的栅极处于电池正极端子的电位，因此 Q1 导通。由于 Q1 和 Q4 都打开，电池连接到负载，而 Q2 和 Q3 关闭。 请注意，此设计包含使用 MOSFET 内部二极管的安全功能。晶体管 Q1-Q4 中的二极管连接起来形成一个全桥整流器。如果 MOSFET 无法工作，二极管桥仍然可以对输入进行整流，从而为负载提供正确极性的电源。 附录 图 3 所示电路适用于不超过 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 的最大允许栅源结的相对低电压，通常为 ±15-20V。对于需要更高电池电压的应用，应修改图 3 中的电路以保护 MOSFET 的栅源结，如图 4 所示。
R = (V batt - R ds-on x I load - V zener ) / I zen , 其中 V batt是电池电压，R ds-on是开启的 MOSFET 的漏源电阻，I load是负载电流，V zener是齐纳二极管的反向击穿电压，I zen是齐纳二极管的工作电流. 注意： Maxim 器件在 +3V 电源和 +5V 电源时引入了 11 Ohm (2×5.5 Ohm) 和 8 Ohm (2×4 Ohm) 的串联电阻。 |
