ZHCAB91B February   2021  – October 2021 LM5050-1 , LM5050-2 , LM5051 , LM66100 , LM74202-Q1 , LM74500-Q1 , LM74610-Q1 , LM74700-Q1 , LM74720-Q1 , LM74721-Q1 , LM74722-Q1 , LM7480-Q1 , LM7481-Q1 , LM76202-Q1 , SM74611 , TPS2410 , TPS2411 , TPS2412 , TPS2413 , TPS2419

 

  1. 1 理想二极管基础知识
    1.     商标
  2. 1 引言
  3. 2 电池反向保护
    1. 2.1 采用肖特基二极管实现电池反向保护
  4. 3 ORing 电源
  5. 4 采用 MOSFET 实现电池反向保护
    1. 4.1 采用 P 沟道 MOSFET 实现电池反向保护
    2. 4.2 输入短路和电源中断
    3. 4.3 线路干扰期间的二极管整流
    4. 4.4 采用 N 沟道 MOSFET 实现电池反向保护
  6. 5 反极性保护与反向电流阻断
    1. 5.1 反极性保护控制器与理想二极管控制器
    2. 5.2 基于 P 沟道和反极性保护控制器的解决方案的性能比较
  7. 6 什么是理想二极管控制器？
    1. 6.1 线性调节控制与迟滞开/关控制
    2. 6.2 低正向传导损耗
    3. 6.3 快速反向恢复
    4. 6.4 超低关断电流
    5. 6.5 快速负载瞬态响应
    6. 6.6 理想二极管控制器的其他特性
      1. 6.6.1 背对背 FET 驱动理想二极管控制器
      2. 6.6.2 超低静态电流
      3. 6.6.3 无 TVS 运行
  8. 7 使用理想二极管控制器实现汽车瞬态保护
    1. 7.1 LM74700-Q1 与 N 沟道 MOSFET
    2. 7.2 静态反极性
    3. 7.3 动态反极性
    4. 7.4 输入微短路
    5. 7.5 通过二极管对电源线路干扰进行整流
  9. 8 采用理想二极管控制器的 ORing 电源
  10. 9 集成式理想二极管解决方案
  11. 10总结
  12. 11参考文献
  13. 12修订历史记录

2.1 采用肖特基二极管实现电池反向保护

实现电池反向保护的简单方法是在系统电源路径的输入端添加一个串联二极管。图 2-3 显示了如何使用肖特基二极管实现电池反向保护。当电池安装正确时，负载电流沿二极管正向流动。如果安装电池时出现极性错误，二极管将被反向偏置并会阻止反向电流，从而保护负载免受负电压的影响。

图 2-4 显示了对输入端反极性条件的响应。当 12V 输入快速反转至 -20V 时，输出电压保持不变，不会立即崩溃或跟随负输入，因为肖特基二极管会被反向偏置并会使输出与负电压隔开。放置在输出端的大容量电容器可防止输出立即下降，并可在输入电源恢复之前为负载供电一小段时间。

GUID-FF80B233-B636-4F8B-879B-15D203AFB1F1-low.gif图 2-3 采用肖特基二极管实现电池反向保护
GUID-0E18041A-8B4A-4B0E-A3DA-BCE4F09F7DF3-low.gif图 2-4 肖特基二极管对电池反向条件的响应

使用肖特基二极管进行电池反向保护的缺点包括：

  • 功率耗散：在较高的负载电流下，正向传导会造成显著的效率损失。
  • 热管理：需要使用散热器来管理功率耗散，因此会增加成本和空间。
  • 反向漏电流：高压肖特基二极管的反向漏电流随结温升高而急剧增加，导致反向导通期间的功率耗散更高。
  • 下游电源转换器的裕量：在汽车冷启动期间，电池电压降至 3V，而在热启动期间降至 4V。正向压降会减少后续电源转换器的裕量，因此在 3V 或 4V 冷启动运行期间需要使用工作电压范围更宽的电源转换器。所以，需要在二极管之后使用输入电压范围更宽的直流/直流升压转换器。

在使用大容量保持电容器的系统上，启动期间的浪涌电流会很大，并且不得超过最大二极管电流。在选择散热布局或散热器时需要考虑这一点。