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(lun)p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(tu)1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ORingyingyongxuyaogengjiafuzadedianlu
，qizhongjuyouhenduoxiangguandefenlishizujianhedaxingduoyinjiaofengzhuang。qichehegongyeyingyonghenzhongshikekaoxing，congershishejirenyuanjinkenengdijianshaozujianheyinjiaoshuliang
，yijiangdiguzhanglv。

 

在(zai)需(xu)要(yao)低(di)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)流(liu)耗(hao)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，針(zhen)對(dui)輸(shu)入(ru)保(bao)護(hu)的(de)以(yi)接(jie)地(di)為(wei)基(ji)準(zhun)的(de)設(she)計(ji)方(fang)案(an)並(bing)不(bu)那(na)麼(me)實(shi)用(yong)。汽(qi)車(che)排(pai)放(fang)標(biao)準(zhun)和(he)車(che)輛(liang)中(zhong)數(shu)量(liang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)模(mo)塊(kuai)已(yi)經(jing)對(dui)關(guan)閉(bi)和(he)接(jie)通(tong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)電(dian)流(liu)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)加(jia)嚴(yan)格(ge)的(de)預(yu)算(suan)要(yao)求(qiu)。通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)，每(mei)個(ge)電(dian)子(zi)模(mo)塊(kuai)的(de)關(guan)閉(bi)狀(zhuang)態(tai)可(ke)以(yi)低(di)至(zhi)100µA。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

 

erjiguandeyigeguyoushuxingjiushizuduanfanxiangdianya
，bingqieburangfanxiangdianliuliuguo。zhinengerjiguankongzhiqimonilezhegeyunxingfangshi，bingqiezaifanxiangdianliuqijianjuyoujikuaisudeguanbishijian（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。

 

對(dui)於(yu)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)慢(man)速(su)響(xiang)應(ying)會(hui)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)在(zai)脈(mai)衝(chong)期(qi)間(jian)變(bian)為(wei)負(fu)值(zhi)，或(huo)者(zhe)嚴(yan)重(zhong)放(fang)電(dian)。如(ru)果(guo)輸(shu)出(chu)變(bian)為(wei)負(fu)值(zhi)或(huo)者(zhe)電(dian)容(rong)器(qi)嚴(yan)重(zhong)放(fang)電(dian)，那(na)麼(me)下(xia)遊(you)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)被(bei)損(sun)壞(huai)。為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)嚴(yan)重(zhong)放(fang)電(dian)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)更(geng)大(da)的(de)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)器(qi)，不(bu)過(guo)這(zhe)需(xu)要(yao)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)，成(cheng)本(ben)也(ye)會(hui)更(geng)高(gao)。實(shi)驗(yan)室(shi)測(ce)試(shi)也(ye)已(yi)經(jing)證(zheng)明(ming)，智(zhi)能(neng)二(er)極(ji)管(guan)控(kong)製(zhi)器(qi)要(yao)比(bi)一(yi)個(ge)p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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