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防反，，， ， ，，哪种方法更适合你？？？ ？理想二极管控制器相识一下
时间:2023-12-11
泉源: 金狮贵宾会科技
在电源系统中，，， ， ，，通常需要设计反极性�；；；；；；ひ员苊庀殖〉缭唇酉吖�，，， ， ，，阻止电路板器件销毁 。。大大都电子元器件不支持电源正负极反接，，， ， ，，而肖特基二极管是一个简朴而极具性价比的电路防反解决计划 。。
他使用二极管的单向导电性，，， ， ，，不需要特殊电路直接传入电源正极，，， ， ，，便可以实现避免反向导通，，， ， ，，多路供电增添功率容量的效果 。。但也由于二极管的导通特征，，， ， ，，使用其做防反电路，，， ， ，，不可阻止地会保存较大导通压降、大电流下显着的功率消耗问题，，， ， ，，需要增添特另外热治理系统举行散热 。。
三种防反电路设计较量
在前端电源系统设计中，，， ， ，，直接使用电池供电的�？？？ ？榛蜃酉低承枰员苊獾绯胤唇印⒒虮苊庠诟行愿涸赜氲绯囟峡贝浩鸲醇蕴跫傩斜；；；；；；ど杓� 。。尤其在汽车电池供电场景，，， ， ，，由于重大的车身系统引发的电池供电情形更为重大，，， ， ，，加上后期维护、电池重装场景有较高的爆发频次，，， ， ，，一旦反接将会导致毗连的子系统、电路和组件遭到损坏，，， ， ，，造成重大损失 。。
在车辆使用历程中，，， ， ，，连系ISO 7637-2或ISO 16750-2等标明的电气瞬变规格，，， ， ，，可以更清晰地看到汽车供电滋扰状态，，， ， ，，如图 。。
图1 汽车电池系统供电滋扰
计划一：使用二极管防反
以乘用车12V电池系统为例，，， ， ，，当12V输入快速反转至-12V时，，， ， ，，输出电压坚持稳固，，， ， ，，不会连忙阻止，，， ， ，，由于肖特基二极管会被反向偏置并会使输出与负电压离隔 。。此时输出端的大容量电容器会阻止输出连忙下降，，， ， ，，并可在输入电源恢复之前为负载供电一小段时间 。。
图2 肖特基二极管单相导通防反电路
此计划由于二极管特征有如下缺乏：
1.功耗问题：在较高的负载电流下，，， ， ，，正向传导会造成显著的功耗；；；；；；2.散热问题：需要使用散热器或特另外PCB散热设计来治理二极管功耗爆发的发热问题，，， ， ，，因此会增添本钱和空间；；；；；；3.系统压降问题：系统设计受骗输入电压较低时要尽可能维持输出的稳固，，， ， ，，特殊是在做电压跌落实验时，，， ， ，，而二极管的导通压降问题导致DC/DC的现实系统供电芯片的输入电压变的更小 。。
计划二：使用PMOS防反
为了降低二极管的正向压降，，， ， ，，可以将肖特基二极管改为使用PMOS计划，，， ， ，，典范电路如图：
图3 PMOS防反电路
二极管替换为P沟道MOSFET Q1，，， ， ，，并使其体二极管D1与正接导通偏向相同 。。在电池正常事情时代，，， ， ，，MOSFET Q1的体二极管D1将被正向偏置，，， ， ，，并导通很短的时间，，， ， ，，之后栅极电压被拉至源极以下至Vgs(th)开启电压会将MOSFET Q1导通 。。当电池极性反转时，，， ， ，，栅源电压变为正电压，，， ， ，，并将MOSFET Q1关断，，， ， ，，从而�；；；；；；は掠蔚缏访馐芨旱缪沟挠跋� 。。
虽然，，， ， ，，PMOS防反电路解决了大部分肖特基二极管的防反缺陷，，， ， ，，但仍有以下弱点：1.本钱及选型：关于高压大电流的PMOS，，， ， ，，本钱较高且可选的参数规格相对NMOS较少；；；；；；2.待机功耗：由稳压管和限流电阻组成的Vgs驱动和�；；；；；；さ缏范急４�泄电流，，， ， ，，这样限流电阻R2的选择将影响整体的待机功耗 。。3.反灌电流：输入电源跌落时，，， ， ，，PMOS沟道仍导通，，， ， ，，此时系统电容的电压会反灌电源，，， ， ，，导致产品的系统掉电，，， ， ，，功效中止；；；；；；在ISO 7637-2输入叠加交流电压测试时，，， ， ，，由于PMOS完全导通，，， ， ，，同样保存电流反灌的征象，，， ， ，，且输出电解电容器的RMS电流会因ESR而在电容器上爆发特另外热量 。。
计划三：使用NMOS防反
在低边串联NMOS的栅极驱动电路简朴，，， ， ，，且NMOS本钱较低，，， ， ，，典范电路如图：
图4 NMOS低边防反电路
由于并非所有系统都能遭受开/关或负载电流瞬变时代的系统接地电压跳跃，，， ， ，，且这种防反结构使得电源地和负载地被支解，，， ， ，，信号的完整性会受到很大的影响，，， ， ，，电路的EMC和EMI特征也爆发转变，，， ， ，，因此在汽车电子产品设计中很少用到 。。
可是若是使用NMOS在电源正极防反，，， ， ，，既可避免输入电源反接，，， ， ，，也可阻断反向电流从输出负载流回输入端，，， ， ，，这种理想二极管控制器+NMOS显然是更佳解决计划 。。
什么是理想二极管控制器？？？ ？
理想二极管控制用具有低事情静态电流、超低关断电流、稳压正向电压和快速反向电流响应等主要特征，，， ， ，，因此能够在种种应用中仿真理想二极管 。。功率MOSFET 在毗连后可确保MOSFET关断时其体二极管会阻断反向电流 。。由于MOSFET在正向传导时代导通，，， ， ，，正向压降和功率耗散将显著降低 。。理想二极管控制器可检测通过MOSFET的反向电流并将MOSFET关断，，， ， ，，从而让体二极管阻断反向电流 。。
产品剖析
金狮贵宾会科技SCT53600Q是一颗65V耐压的理想二极管控制器，，， ， ，，具有内部电荷泵，，， ， ，，可在正常事情时代充分驱动 MOSFET 栅极电平高于阳极，，， ， ，，并在检测到反向电流时开启正向较量器并关闭反向电流较量器，，， ， ，，以使 MOSFET 体二极管完全阻断反向直流电流 。。典范应用电路如下图5：
图5 12V电池系统正极防反电路
01 正向导通消耗
同比于肖特基二极管，，， ， ，，同样负载10A电流，，， ， ，，二极管功耗在5W左右，，， ， ，，而一个5mΩ Rds(on)的NMOS的导通消耗只有0.5W，，， ， ，，可以节能10倍左右 。。
02 快速负载响应
在正向压降大于50mV时，，， ， ，，控制用具有7mA的峰值源极电流，，， ， ，，可以于负载快速瞬变时代为栅极快速充电，，， ， ，，从而最大限度地镌汰电源压降，，， ， ，，如图负载从0.1mA轻载快速切换到3A时SCT53600Q的负载瞬态响应：
03 输入微短路
在输入端泛起输入微短路时，，， ， ，，SCT53600Q会在1us内快速反应以关断 MOSFET，，， ， ，，从而阻止反向电流回流到短路的电源 。。如图，，， ， ，，在输入短路时代，，， ， ，，输出会坚持开启，，， ， ，，输入电容给负载供电直到微短路恢复 。。
04 静态反极性
在输入电源反向接入时，，， ， ，，SCT53600Q关断状态，，， ， ，，以防下游电路和组件遭到损坏，，， ， ，，输出电压仍然受到�；；；；；；�，，， ， ，，关断波形如图：
05 动态反极性
基于ISO 7637-2 Pulse1的测试波形，，， ， ，，模拟供电突然断开感性负载两头电压会反向施加到产品供电端的情形，，， ， ，，可以有用防反，，， ， ，，波形如图：
针对需要避免输入反接电源系统中，，， ， ，，理想二极管控制器+NMOS的设计计划，，， ， ，，可以实现更优的节能设计，，， ， ，，反向电流阻断，，， ， ，，提高电压输入裕量，，， ， ，，尤其是汽车系统中更好的通过ISO 7637-2测试 。。
SCT53600Q
□ AEC-Q100认证中：事情环温 -40°C ~ 125°C
□ 宽输入电压规模：4.7V ~ 65V
□ –65V反向耐压
□ 20mV阳极对阴极压降调理
□ 12V外部NMOS高侧驱动电压
□ 1μA低关断电流 (EN=Low)
□ 60μA静态事情电流(EN=High)
□ 2.3A峰值栅极关断电流
□ 0.75us快速反向电流关断
□ 搭配合适的TVS二极管知足汽车ISO7637瞬态要求
□ SOT23-6L 小封装
