什么是理想二極管？
理想二極管是一種控制電路，它使用 N 溝道 MOSFET 柵極電壓控制，使 N 溝道 MOSFET 能夠像超低正向電壓二極管一樣工作，下圖 (圖1) 為 ADI LTC4359 的電路圖：
圖1 ADI LTC4359 電路圖
理想二極管控制器控制 MOSFET 的柵極電壓，從而控制漏極、源極導(dǎo)通，如下圖 (圖2) 所示。本文將為大家介紹理想二極管控制器的主要電路模塊、優(yōu)點(diǎn)，以及 ADI 低靜態(tài)電流理想二極管控制器 LTC4372/4373，它可提高汽車安全性并解決 ECU 散熱和空間問題。
圖2 理想二極管控制器控制 MOSFET 的柵極電壓
理想二極管控制器的主要電路模塊
理想二極管控制器的主要電路模塊包括：
1. 電荷泵 (Charge Pump)：用于為 N 溝道 MOSFET 產(chǎn)生柵極電壓的升壓電源。為了驅(qū)動(dòng) N 溝道 MOSFET 高壓側(cè)，N 溝道 MOSFET 的柵極電壓必須比輸入電壓高約 5V，因此升壓電荷泵產(chǎn)生的電壓必須比輸入端電壓高 11.5V。
2. 遲滯柵極驅(qū)動(dòng)器 (Hysteric Gate Driver)：N 溝道 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器。對(duì) N 溝道 MOSFET 的柵極電壓進(jìn)行控制，使 IN 和 OUT 引腳之間的電位差 (N 溝道 MOSFET 的漏極和源極之間的電位差) 小于 10mV。
3. 反向電流比較器 (Reverse Current Comparator)：如下圖 (圖3) 所示，當(dāng) IN 引腳電壓比 OUT 引腳電壓低 30mV 或更低時(shí)，內(nèi)置 N 溝道 MOSFET 會(huì)將柵極電壓降低至源極電壓，以停止 N 溝道 MOSFET 的反向電流。
圖3 反向電流比較器工作流程
理想二極管的優(yōu)點(diǎn)
理想二極管具有簡(jiǎn)化散熱機(jī)制，改善功率損耗的優(yōu)點(diǎn)，下圖 (圖4)、(圖5) 分別展示了 ADI LTC4372 電路圖和功率二極管與理想二極管對(duì)比。理想二極管可將功率二極管正向電壓降產(chǎn)生的 7.0W 損耗降低到 0.5W，簡(jiǎn)化了散熱機(jī)制，從而使功率損耗改善到整體的 0.5%。
圖4 ADI LTC4372 電路圖
圖5 功率二極管與理想二極管對(duì)比
ADI 理想二極管產(chǎn)品陣容
ADI 提供廣泛的產(chǎn)品，以滿足各種需求。下圖為 ADI 的產(chǎn)品陣容及相關(guān)性能對(duì)比：
圖6 ADI 理想二極管產(chǎn)品陣容
ADI 低靜態(tài)電流理想二極管控制器 LTC4372/4373
LTC4372/LTC4373 是一款正高壓理想二極管控制器，具有 5uA 的低靜態(tài)電流 (工作電流) 和 0.5uA (關(guān)斷電流)、2.5V~80V 工作電壓和 8 引腳 MOP 和 DFN (3mm×3mm) 的小型封裝。LTC4372/LTC4373 的主要特點(diǎn)如下：
反向電源保護(hù)至 –28V
寬工作電壓范圍：2.5V~80V
1.5μs 內(nèi)進(jìn)行快速反向電流關(guān)斷
高端外部 N 通道 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器
通過更換功率肖特基二極管來降低功耗
低靜態(tài)電流：5uA 工作電流，0.5uA 關(guān)斷電流
采用 8 引腳 MSOP 和 3mm×3mm DFN 封裝
驅(qū)動(dòng)背對(duì)背 MOSFET，以進(jìn)行浪涌控制和負(fù)載切換
此外， LTC4372 內(nèi)置 2uA 上拉電流源，可避免使用高電阻。如果開關(guān)電路需要上拉電路，LTC4372 是理想之選。
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