你ni是shi不bu是shi覺jiao得de有you些xie奇qi怪guai，孩hai子zi的de玩wan具ju在zai裝zhuang上shang電dian池chi後hou不bu工gong作zuo
，但dan是shi當dang你ni把ba電dian池chi的de方fang向xiang調tiao過guo來lai後hou，玩wan具ju突tu然ran就jiu好hao了le？嗯ng，這zhe就jiu是shi反fan向xiang極ji性xing電dian路lu起qi到dao的de作zuo用yong，一yi個ge簡jian單dan的de二er極ji管guan就jiu能neng使shi你ni的de孩hai子zi開kai心xin一yi整zheng天tian。

 

現在，我們為什麼不能將一個二極管用於需要反向極性保護的所有應用呢
？傳統二極管上有0.7V的壓降
，而二極管上的功率損耗為V x I。想象一個要求5A電源的應用。如果使用一個肖特基二極管，那麼功率損耗大約為3.5W。除了功率耗散
，電路中的可用電壓為電源電壓減去二極管壓降。

 

在工業和汽車應用中，大多數前端接口要求反向極性保護
，而這一保護功能通常由二極管或MOSFET提供。由於它不需要電荷泵
，p通道MOSFET一直用於高電流應用。然而，p通道MOSFET的Rds(on) 在zai低di輸shu入ru電dian壓ya時shi變bian得de過guo高gao

，並bing且qie它ta不bu能neng防fang止zhi反fan向xiang電dian流liu流liu回hui到dao輸shu入ru端duan。為wei了le減jian少shao靜jing態tai電dian流liu
，它ta還hai需xu要yao額e外wai的de電dian路lu和he信xin號hao將jiang其qi關guan閉bi。我wo們men在zai隨sui後hou會hui討tao論lunp通道MOSFET在使用時的其它弊端。

 

那麼我們該如何使用一個簡單的n通道MOSFET，並確保我們無需任何的額外電路，而且要使其運行方式與一個二極管的運行方式完全一樣
，而又不產生功率損耗呢
？

 

這時就有一個智能二極管控製器出現在我們麵前，即LM74610-Q1。由you於yu汽qi車che中zhong的de很hen多duo電dian子zi控kong製zhi模mo塊kuai直zhi接jie連lian接jie至zhi汽qi車che電dian池chi，所suo以yi這zhe款kuan器qi件jian在zai汽qi車che應ying用yong中zhong越yue來lai越yue受shou到dao歡huan迎ying。任ren何he一yi個ge連lian接jie至zhi電dian池chi的de模mo塊kuai需xu要yao受shou到dao反fan向xiang電dian壓ya保bao護hu，而er反fan向xiang電dian壓ya是shi與yu錯cuo誤wu搭da線xian啟qi動dong過guo程cheng相xiang關guan的de常chang見jian問wen題ti。圖tu1中顯示的是一個針對汽車前端係統的應用電路。LM74610-Q1智能二極管控製器，連同一個n通道MOSFET和電荷泵電容器，組成了智能二極管解決方案。

 

圖1：LM74610-Q1智能二極管控製器和n通道MOSFET的典型用例。

 

對於那些具有低電流要求的模塊來說，二極管也許更加實用，而對於所需電流大於2-3A的模塊，大多數設計人員將使用一個p通道MOSFET來在反向電壓情況出現時提供保護功能。然而，這樣的控製電路比較複雜，並且高電流p通道MOSFET也比較昂貴，並且會增加總體係統成本。P通道MOSFET常見的Rds(on) 會在低輸入電壓時急劇上升，而這一情況在啟停應用中很常見。如圖2所示，實驗室測試已經證明，在低輸入電壓時，p通道MOSFET具有比肖特基二極管更低的熱性能。P通道MOSFET也沒有反向電流切斷，從而在電壓中斷、熱啟動、冷啟動和啟停情況等典型汽車條件導致的任何輸入下降期間，攫取大量的電容器電壓。

 

圖2：智能二極管控製器（加上n通道MOSFET）與p通道MOSFET的性能比較圖。

 

ORing應用也需要二極管或MOSFET。汽車領域最近的一個趨勢就是使用冗餘電池連接—通常為兩條已安裝保險裝置的電源路徑—將這兩條電源路徑置於針對安全關鍵應用的模塊之中。緊急呼叫係統 (E-call) 盒子包含用於正常運行的汽車電池的冗餘電源，以及一個備用應急電池
，以應對主電池連接脫離的情況。

 

低電流模塊通常將二極管用於ORing。高電流ORing應ying用yong需xu要yao更geng加jia複fu雜za的de電dian路lu，其qi中zhong具ju有you很hen多duo相xiang關guan的de分fen立li式shi組zu件jian和he大da型xing多duo引yin腳jiao封feng裝zhuang。汽qi車che和he工gong業ye應ying用yong很hen重zhong視shi可ke靠kao性xing
，從cong而er使shi設she計ji人ren員yuan盡jin可ke能neng地di減jian少shao組zu件jian和he引yin腳jiao數shu量liang，以yi降jiang低di故gu障zhang率lv。

 

zaixuyaodijingtaidianliuliuhaodeyingyongzhong，zhenduishurubaohudeyijiediweijizhundeshejifanganbingbunameshiyong。qichepaifangbiaozhunhecheliangzhongshuliangyuelaiyueduodedianzimokuaiyijingduiguanbihejietongzhuangtaixiadedianliutichulegengjiayangedeyusuanyaoqiu。tongchangqingkuangxia，meigedianzimokuaideguanbizhuangtaikeyidizhi100µA。這也是我們在把汽車停在機場長達2個星期之後仍然能夠啟動車輛的原因。

 

LM74610-Q1，連同一個n通道MOSFET能夠更好地滿足低靜態電流的要求。它提供與二極管相類似的反向極性保護，以及在正常極性條件下，類似於MOSFET的性能。由於這個器件無需任何控製信號，LM76410-Q1模擬一個雙端子器件，並且不是以接地為基準的。

 

這個不以接地為基準的主要優勢在與，LM76410-Q1消耗的靜態電流為零。當施加反向電壓時，MOSFET的體二極管並未接通，所以它也不會接通LM74610-Q1。當施加一個正常的極性電壓時
，這個體二極管導電，內部電荷泵電路以二極管的電壓啟動
，並且生成使MOSFET接通的電壓。MOSFET定期（在1%的占空比時）關閉，以重新裝滿電荷泵。一個受保護電路將在98%占空比上


，以固定的時間間隔出現一個0.6V的壓降。在將一個2.2µF電容器用作電荷泵電容器時，MOSFET每隔2.6s一次性關閉大約50ms。圖3顯示的是LM74610-Q1的方框圖。

 

圖3：LM74610-Q1方框圖

 

二(er)極(ji)管(guan)的(de)一(yi)個(ge)固(gu)有(you)屬(shu)性(xing)就(jiu)是(shi)阻(zu)斷(duan)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)，並(bing)且(qie)不(bu)讓(rang)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)。智(zhi)能(neng)二(er)極(ji)管(guan)控(kong)製(zhi)器(qi)模(mo)擬(ni)了(le)這(zhe)個(ge)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)，並(bing)且(qie)在(zai)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)期(qi)間(jian)具(ju)有(you)極(ji)快(kuai)速(su)的(de)關(guan)閉(bi)時(shi)間(jian)（通常為2µs）。按照ISO7637，阻斷反向電壓是通過汽車應用測試的一項重要特性。ISO7637技術規格要求
，在由12電源供電運行時，電子模塊對於負電壓脈衝的影響要做出動態地響應。

 

duiyufanxiangdianyademansuxiangyinghuidaozhishuchuzaimaichongqijianbianweifuzhi，huozheyanzhongfangdian。ruguoshuchubianweifuzhihuozhedianrongqiyanzhongfangdian，namexiayoudianziyuanqijianjiuyoukenengbeisunhuai。weilefangzhiyanzhongfangdian，keyishiyonggengdadedarongliangdianrongqi，buguozhexuyaogengduodedianlubankongjian，chengbenyehuigenggao。shiyanshiceshiyeyijingzhengming，zhinengerjiguankongzhiqiyaobiyigep通道MOSFET的結構快很多。圖4顯示的是對於反向極性的快速操作相應，並且如圖5所示，由於使用了一個小型4.7uF輸出電容器，它能夠滿足ISO7637脈衝1的要求。

 

圖4：LM74610-Q1對於反向電壓的響應時間。

 

圖5：智能二極管控製器解決方案—采用4.7uF輸出電容器時的ISO脈衝1。

 

圖6：針對智能二極管實現方式的小外形尺寸 (8mm x 12mm)。

 

LM74610-Q1智能二極管控製器和一個n通道MOSFET組合在一起，形成了一個高效的汽車和工業前端反向極性結構
，並且能夠從低電流擴展至非常高的電流。圖6顯示的是可以實現的
，用於100W解決方案的小外形尺寸 (117mm2)，它的尺寸大約為D2PAK二極管尺寸（180mm2）的60%。

 

其它資源：

 

●    在你的下一個設計中考慮使用LM74610-Q1智能二極管控製器。

●    使用LM74610-Q1 SPICE模型來分析你的智能二極管控製器設計。

●    下載一個參考設計，並且加快產品的上市時間：

      ○ 針對具有所需汽車保護功能的30W ADAS係統的係統級參考設計

      ○ 針對具有所需汽車保護功能的20W ADAS係統的係統級參考設計

      ○ 針對基於低功耗TDA3x的係統的汽車電源參考設計

      ○ 完整的前端汽車類反向極性和串聯故障保護參考設計

 

 

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