在電源系統中,通常需要設計防反接保護,以防止現場電源接線錯誤導致的短路大電流燒毀元器件的情況出現。在防反接保護電路中,大多數設計采用二極管或PMOS管的方案,如下圖所示。
肖特基二極管防反接保護電路
①主要工作原理:利用二極管的單向導電性,正向導通,反向截止。當電源反接時,二極管不導通,不會損壞任何器件
②優點:電路簡單,成本低,占用空間少。
③缺點:二極管PN結在導通時,會存在一定的壓降,一般在0.7V左右(主要根據選型的二極管參數決定),在大電流電路中會導致較高的能量損耗以及溫升,需要考慮散熱成本以及元器件選型等問題。
PMOS防反保護電路
①主要工作原理:上電瞬間,PMOS管的寄生二極管導通,系統形成回路,源極S的電位大約為Vbat-0.7V,而柵極G的電位為0,PMOS管的開啟電壓極為:Vgs=-(Vbat-0.7)<-Vgs(th),所以PMOS導通,系統通過PMOS導通形成回路,若電源接反,PMOS的導通電壓大于0,PMOS關斷,寄生二極管反向截止,電路是斷開的,從而形成保護。 ②優點:正向導通時,PMOS相對二極管壓降較小,損耗和溫升較低。 ③缺點:PMOS載流子是空穴,同樣導通電流芯片die size較大,成本價格較高,可選的參數規格相對NMOS較少,而且需要搭建電阻和穩壓管等外圍元器件配合,也會影響整體的待機功耗。
基于華太理想二極管控制器的防范保護電路
N型MOSFET成本低,可選擇型號多,但是VGS電壓超過閾值才能開啟,需要升壓電路才能實現,使用專用理想二極管產品或者理想二極管控制器,可以實現N型MOSFET的驅動。針對于肖特基二極管的替換,在不改變原始硬件設計的基礎上,可以實現更低的壓降,更低損耗,有效降低系統溫度。
華太理想二極管控制器具有超低工作靜態電流、超低反向漏電流、超低正向壓降(與MOS Rds有關)和快速反向電流響應等重要特性,因此能夠在各種應用中仿真理想二極管。華太公司理想二極管產品具有內部電荷泵,可在正常工作期間充分驅動 MOSFET 柵極電平高于源極使MOSFET在正向導通,正向壓降和功率耗散將顯著降低,并在檢測到反向電流時關斷MOSEFT,從而讓 MOSFET 寄生二極管完全阻斷反向直流電流。
華太的理想二極管系列產品主要有兩種封裝形態,分別是
①MSOP8控制器型,可以外接MOSFET實現最大100V 電壓防反接、防倒灌保護電路設計
②TO-263型,提供 100V-25A (HAD0230), 40V-40A (HAD0140), 40V-30A (HAD0130) 三個產品,內部集成了驅動器和N型MOSFET, 可以實現肖特基二極管的原位替換。 華太理想二極管產品在Oring中的應用示例:
如上圖所示,當兩個電池包進行并包的時候,電池包充電和放電通路的理想二極管可以防止被其它的電池包充電或者放電帶來環流問題,尤其是電壓高的電池包向電壓低的電池包發生倒灌等問題。相對于肖特基二極管具有反向漏電低,正向導通電壓小,能量損耗低等特點。
以下為華太理想二極管模組 VS 二極管 / PMOS 綜合測試對比
(1)華太理想二極管模組 VS 二極管/ PMOS- 溫升測試對比
(2)華太理想二極管模組 VS PMOS- 功率損耗對比
(3)華太理想二極管模組 VS PMOS- 導通正向壓降對比
綜上所述,華太理想二極管模組產品在防反接,防倒灌,ORING等應用中對比對于肖特基二極管或PMOS 具有反向漏電低,正向導通電壓小,能量損耗低,溫升小等更大優點。
關于華太
蘇州華太電子技術股份有限公司(簡稱:華太),成立于2010年3月,是一家擁有半導體產業鏈多環節底層核心技術、多領域布局協同發展的平臺型半導體公司。公司主要從事射頻系列產品、功率系列產品、專用模擬芯片、工控SoC芯片、高端散熱材料的研發、生產與銷售,并提供大功率封測業務,產品可廣泛應用于通信基站、光伏發電與儲能、半導體裝備、智能終端、新能源汽車、工業控制等大功率場景。
我們的團隊精通器件設計、工藝開發、功放設計、大信號模型開發、單片微波集成電路設計、封裝設計、可靠性測試和量產。未來,華太將繼續培育新興技術,為全球客戶提供創新解決方案。
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原文標題:華太產品|理想二極管在防反、ORing中的應用
文章出處:【微信號:華太電子,微信公眾號:華太電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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