作者：电子工程世界（EEWorld）walker2048

平时我们在使用电路板时，也偶尔会因为着急或者犯傻，接反了电源，然后运气好的话，烧坏DCDC或者一些保护器件，运气差可能连后面的MCU，外设传感器都烧坏了。

而光伏充电电路，不但需要做防反接，还需要做防倒灌，即光伏板功率较小时，防止电池电流倒灌到光伏板，白白浪费电能。

常见的防反接和防倒灌技术

• 二极管串联：在正电源输入端串联一个正向二极管，利用二极管正向导通、反向截止的特性防止反接。但二极管存在压降，如硅二极管压降约0.6~0.8V，锗二极管约0.2~0.4V，大电流时发热明显，功率高，一般选用肖特基二极管可降低压降。

二极管方案是目前用的比较多的方案，尤其是使用电池供电，并且电流非常小的低功耗场合。可以说，低功耗、压降500mv可以满足电路需求的情况下，肖特基二极管是防反接和防倒灌的最优解。平时我也用的比较多，尤其是USB和电池（Oring电路）给低功耗物联网设备供电的时候。

同时这个电路也是很常见的小电流应用的电源切换方案，估计很多朋友都用过了，这里就不啰嗦了。

• MOS管防反接：利用MOS管的特性实现防反接，MOS管的压降非常小，可达几毫欧姆，压降几乎可忽略不计。PMOS管的栅极需串接电阻，防止被击穿，还可并联稳压二极管；NMOS管的导通电压需大于阈值电压。不过MOS管防反接电路设计相对复杂。
• MOS管防倒灌：MOS管可组成防倒灌电路，如Q1、Q2、Q3共同组成的电路。MOS管的开通速度迅速，可避免体二极管因电流过大损坏，但电路相对复杂。

MOS防反接电路有常见的单个N沟道MOS防反接和单个P沟道MOS防反接，这两种电路都不能实现防倒灌，还有双P沟MOS背靠背防反接防倒灌电路。

前面这两种都是没办法实现防倒灌的，尤其是输出比输入电压稍微高一些的情况下。这种时候就需要双P沟道MOS背靠背的电路了。这里我也不知道R28用多大的电阻比较合适，先随便放个10k吧。

然后光伏板的输入部分，使用这个电路就不是特别合适了，这里我们可以采用理想二极管。理想二极管是一种理论上的电子器件模型，其正向导通时压降为零，反向截止时漏电流也为零。在实际应用中，理想二极管通常通过MOSFET及其控制电路来实现，以尽可能接近理想二极管的特性。

现在在淘宝上，可以买到成品的理想二极管模块，例如下图的类型。

常见的理想二极管模块有两种类型，即和常见二极管一样，只有VIN和VOUT两个接线点。这种模块的理想二极管控制器，是会每隔一段时间从VIN拉取一点点电流作为MOS的控制电压，所以会周期性的拉低VOUT电压，一般情况下这个压差很小，周期也是50到60HZ左右，后面的电路一般都是DCDC转换器，并不需要特别平稳的VOUT电压。

另一种理想二极管除了VIN和VOUT，还有GND，可以直接从VIN取电，具体对VOUT有多少压差影响，没怎么了解过，理论上来说也不影响后级的DCDC。

理想二极管也是做单板计算机的UPS方案的优秀器件，因为理想二极管控制器是专门设计的IC，可以快速响应，保证在很快的时间完成电源路径的切换，虽然价格会比我们自己用MOS搭建电源路径切换电路要稍微贵一些，但是省事儿。

说到理想二极管，我在设计板子的时候，看到了树莓派4的理想二极管电路，觉得这是一个很好的低价、稳定的方案，结果就直接抄进来了。

但是在板子收到后，群里有大佬告诉我，这个电路并不适合5V以上的电路，因为PNP三极管的Vbe耐压值不足，容易烧毁。然后我重新打开了双晶体三极管的规格书，很遗憾的发现，我之前只看了前面两个电压是满足19V的光伏板输入的，但是Vbe耐压仅有5V。根据网络上其他大佬模拟这个电路的数据，三极管的对应电压，Vbe是很接近输入电压的，所以我这个板子也是白打了。现在只能在电路上直接短接VIN_P和VIN+，或者买淘宝上的成品理想二极管飞线使用。下图是三极管的规格书

下图是已经打样回来的板子，我也是第一次接触光伏相关的知识，接下来慢慢把折腾这套东西的经验和知识分享出来。

家用物联光伏系统的初步功能：

1、接入20W到50W的19V工作电压光伏板，实现MPPT管理。

2、电池是2节到6节的18650电池，由迷你光伏板实现充电管理功能。

3、电池侧的主动均衡、过充过放保护电路暂时先考虑淘宝成品。