一、防倒灌电路的背景
1、电流倒灌的概念
（1）电流从负载反向流入电源，或从次级电路反向流回初级电路，这种现象就是电流倒灌，其本质是系统中存在一个"势差"，迫使电流沿着违背设计初衷的路径流动。
（2）电流倒灌的危害：
①许多同步整流电路使用MOS管代替二极管，如果电流从输出端反向流向输入端，反向电流会直接灌入MOS管（或者通过MOS管内部的寄生体二极管），导致体二极管持续正向导通，发热功率极大，短时间就会引发热失控，导致MOS管烧毁短路（甚至炸裂）。
②电解电容或钽电容承受反向偏压时，内部的氧化膜会被击穿。
③当电流从外设或电源倒灌回MCU的I/O口或电源引脚，导致引脚电压超过MCU的电源轨（VCC或GND）时，芯片内部的寄生晶闸管结构会被意外触发，一旦发生闩锁效应，芯片电流会瞬间激增（几毫安飙升到几十甚至上百毫安），芯片会极速发热，即使立刻断电，芯片往往也已经物理性烧毁了，只能报废。
④在电感储能回路中，如果电流方向发生异常且得不到控制，电感电流会呈现"单向持续增大"的趋势（没有复位过程），一旦电流超过电感的饱和电流，电感感量会瞬间断崖式下降，其阻抗几乎只剩下线圈的直流电阻，此时短路电流会瞬间熔断铜箔或烧毁开关管。
⑤倒灌的电流可能会意外地对输出端的滤波电容反向充电，导致供电电压产生巨大的负电压毛刺，这种负压会直接拉垮系统的供电系统，导致核心电压骤降，进而引起单片机复位。
2、电流倒灌的发生条件与情形
（1）电流倒灌的发生条件------输出端/负载端电压高于输入端，且存在反向导通路径。
（2）一般电流倒灌常发生在主电源突然断电或电压跌落时，输出端的大容量滤波电容、超级电容或电池组由于储能较大，电压仍保持在较高水平，如果输出端和电源之间没有理想二极管等阻断部件，反向电流就会顺势产生。
（3）多电源系统时序紊乱（上下电顺序不对），可能会引起电流倒灌。嵌入式系统通常有多路电源，比如系统同时连接电源A和电源B，当电源B断电，或者电源B电压低于电源A电压，如果这两路电源之间没有做隔离处理，电流可能会反向流入电源A，给电源A充电，反之同理。
（4）感性或容性负载产生"反电动势"，可能会引起电流倒灌。比如电机正在高速运转，然后突然断电或者被外力拖动，这个瞬间会产生巨大的反向电动势，此时反向电动势如果无处泄放，就会寻找通道直接倒灌回供电电源端。
（5）外部信号"反激"或I/O口"盗电"，可能会引起电流倒灌。比如当主芯片处于未通电（GND/VCC为0）或者低功耗休眠状态时，其I/O口如果接收到来自外部传感器、通信总线（如RS485、CAN）或上位机的高电平信号，芯片内部的ESD钳位二极管（寄生二极管）会被迫导通，信号线上的电流会直接倒灌进入芯片的内部电源轨（VCC），强行给芯片供电，极易导致逻辑错乱或物理损坏。
二、几种防倒灌电路介绍
1、防反接二极管截断倒灌回路
（1）使用防反接二极管截断倒灌回路，是最简单、性价比最高的方案，但防反接二极管的压降较大时容易发热，温度上升后也会变得不稳定，这是它的缺点。
（2）下图所示的是电源适配器5V供电电路，J3是5V电源输入端。
①正常供电的情况下，电流经过0Ω保护电阻R13；不难看出LED二极管D4的阳极电位为5V，高于阴极电位，LED二极管D4被点亮，指示当前的电源状态；接着电流的高频成分流过电容C5，低频成分流向A点，电源纹波被降低；接着电流流过防反接二极管D1，然后电流的高频成分流过电容C6，低频成分流向后端，电流的毛刺被进一步滤除，然后为后端负载供电。
②如果负载端产生反向电流，防反接二极管D1能将倒灌回路截断（正向通路不会被截断），能够有效防止电流倒灌。
2、MOS管关断倒灌回路
（1）通过控制MOS管的导通状态阻断倒灌回路，是性价比较高的方案，MOS管压降低、内阻低、发热量少，但外围电路略微复杂。
（2）下图所示的是Type-C直流5V供电电路，J1是5V电源输入端。
①正常供电的情况下，电流经过0Ω保护电阻R10，输入PMOS管Q1；PMOS管Q1的栅极，通过10kΩ电阻R1下拉GND，栅源电压为0V，PMOS管导通；电流流过Q1后，高频成分流过电容C4，低频成分流向后端负载，电流的毛刺被进一步滤除，然后为后端负载供电。
②如果负载端产生反向电流，PMOS管Q1内部的寄生二极管仅允许电流从Type-C流向 VOUT，倒灌回路被截断（正向通路不会被截断），能够有效防止电流倒灌。
3、理想二极管截断倒灌回路
（1）使用理想二极管截断倒灌回路，是保护最全面的方案，理想二极管压降低、内阻低、发热量少，但它的价格稍微比较贵。
（2）理想二极管有很多种，这里以LM66100为例进行介绍：
①VOUT受使能引脚CE控制：当CE引脚电压高于输入电压时，LM66100内部的PMOS管截止，VOUT输出被截断；当CE引脚电压低于输入电压时，LM66100内部的PMOS管导通，VOUT输出继承VIN输入。
②LM66100具有反极性保护RPP功能，该功能可以保护器件不受误接线输入的影响（如电池反装）。
（3）下图所示的是电池独立4.2V供电电路，J2是4.2V电源输入端。
①正常供电的情况下，电流经过0Ω保护电阻R14，流向理想二极管U1的输入引脚VIN；LM66100的CE引脚通过1kΩ电阻R4连接C点，假设理想二极管U1截止，C点电位为0V，那么CE电位也为0V，低于VIN的输入电压，所以LM66100是导通的；理想二极管U1的输出电流经过电容C2进行二次滤波后，为后端负载供电。
②如果负载端产生反向电流，理想二极管U1能将倒灌回路截断（正向通路不会被截断），能够有效防止电流倒灌。
③稳压二极管D2能够保护引脚CE不被引入高压，以及不被静电打坏。
4、多电源防倒灌
（1）上面介绍了三种防倒灌电路，它们的供电源各有不同，是以独立供电的情形进行介绍的，当三种供电同时接入时，除了需要放止电流从负载回灌到电源，还需要防止电源间互相充电。
（2）继续以上面的三种防倒灌电路为例，将它们并联在一起，电源仲裁优先级从高到低，依次为电源适配器、Type-C、内部电池组。
①当电源适配器、Type-C、内部电池组三者电源均接入电路时：
1电源适配器的电源通过D1给负载供电，A点的电位是5V，A点电位通过电阻R2拉高Q1的栅源电压，使得PMOS管Q1关断，断开Type-C的供电回路，电源适配器无法给Type-C的电源充电。
2电源适配器的电源通过D1给负载供电，由于防反接二极管D1存在压降，其阳极电位是4.7V，由此可得C点的电位也是4.7V；CE引脚通过电阻R4连接C点，假定LM66100DCK截止，则C点电位高于电池电位，LM66100DCK确实截止，电源适配器无法给电池充电。
②当只有Type-C、内部电池组二者电源均接入电路时：
1电源适配器的电源未接入，A点相当于悬空，B点通过下拉电阻R1接地，电位为0V，也即Q1的栅源电压为0V，PMOS管Q1导通。
2Type-C的电源通过Q1给负载供电，Q1输出端的电位为5V，由此可得C点电位也是5V；假定LM66100DCK截止，C点电位高于电池电位，LM66100DCK确实截止，Type-C就无法给电池充电，而只能给后端负载供电。
