ADI 理想二极管解决方案

文章来源
Macnica Engineer

ADI 理想二极管解决方案

什么是理想二极管？

理想二极管是一种控制电路，它使用 N 沟道 MOSFET 栅极电压控制，使 N 沟道 MOSFET 能够像超低正向电压二极管一样工作，下图 (图1) 为 ADI LTC4359 的电路图：

图1 ADI LTC4359 电路图
图1 ADI LTC4359 电路图

理想二极管控制器控制 MOSFET 的栅极电压，从而控制漏极、源极导通，如下图 (图2) 所示。本文将为大家介绍理想二极管控制器的主要电路模块、优点，以及 ADI 低静态电流理想二极管控制器 LTC4372/4373，它可提高汽车安全性并解决 ECU 散热和空间问题。

图2 理想二极管控制器控制 MOSFET 的栅极电压
图2 理想二极管控制器控制 MOSFET 的栅极电压

理想二极管控制器的主要电路模块

理想二极管控制器的主要电路模块包括：

1. 电荷泵 (Charge Pump)：用于为 N 沟道 MOSFET 产生栅极电压的升压电源。为了驱动 N 沟道 MOSFET 高压侧，N 沟道 MOSFET 的栅极电压必须比输入电压高约 5V，因此升压电荷泵产生的电压必须比输入端电压高 11.5V。

2. 迟滞栅极驱动器 (Hysteric Gate Driver)：N 沟道 MOSFET 栅极驱动器。对 N 沟道 MOSFET 的栅极电压进行控制，使 IN 和 OUT 引脚之间的电位差 (N 沟道 MOSFET 的漏极和源极之间的电位差) 小于 10mV。

3. 反向电流比较器 (Reverse Current Comparator)：如下图 (图3) 所示，当 IN 引脚电压比 OUT 引脚电压低 30mV 或更低时，内置 N 沟道 MOSFET 会将栅极电压降低至源极电压，以停止 N 沟道 MOSFET 的反向电流。

图3 反向电流比较器工作流程
图3 反向电流比较器工作流程

理想二极管的优点

理想二极管具有简化散热机制，改善功率损耗的优点，下图 (图4)、(图5) 分别展示了 ADI LTC4372 电路图和功率二极管与理想二极管对比。理想二极管可将功率二极管正向电压降产生的 7.0W 损耗降低到 0.5W，简化了散热机制，从而使功率损耗改善到整体的 0.5%。

图4 ADI LTC4372 电路图
图4 ADI LTC4372 电路图
图5 功率二极管与理想二极管对比
图5 功率二极管与理想二极管对比

ADI 理想二极管产品阵容

ADI 提供广泛的产品，以满足各种需求。下图为 ADI 的产品阵容及相关性能对比：

图6 ADI 理想二极管产品阵容
图6 ADI 理想二极管产品阵容

ADI 低静态电流理想二极管控制器 LTC4372/4373

LTC4372/LTC4373 是一款正高压理想二极管控制器，具有 5uA 的低静态电流 (工作电流) 和 0.5uA (关断电流)、2.5V~80V 工作电压和 8 引脚 MOP 和 DFN (3mm×3mm) 的小型封装。LTC4372/LTC4373 的主要特点如下：

  • 反向电源保护至 –28V
  • 宽工作电压范围：2.5V~80V
  • 1.5μs 内进行快速反向电流关断
  • 高端外部 N 通道 MOSFET 驱动器
  • 通过更换功率肖特基二极管来降低功耗
  • 低静态电流：5uA 工作电流，0.5uA 关断电流
  • 采用 8 引脚 MSOP 和 3mm×3mm DFN 封装
  • 驱动背对背 MOSFET，以进行浪涌控制和负载切换

此外， LTC4372 内置 2uA 上拉电流源，可避免使用高电阻。 如果开关电路需要上拉电路，LTC4372 是理想之选。

应用实例

  • 便携式仪器仪表
  • 太阳能发电系统
  • 能量收集应用
  • 汽车电池保护
  • 冗余电源
  • 电源维持

更多信息：