理想的二極管（也稱為二極管或控制器，更一般地稱為 PowerPath 控制器）是分立式功率二極管的強(qiáng)健、擴(kuò)展的功能替代品。它由一個(gè)MOSFET代替二極管組成，以提供將電源連接到負(fù)載的低壓降、低功耗開(kāi)關(guān)。MOSFET 可以是 P 溝道或 N 溝道器件。N 溝道器件允許更大的電流，但需要高于電源電壓的柵極控制電壓才能導(dǎo)通。當(dāng)柵極控制電壓低于電源電壓時(shí)，P溝道器件會(huì)開(kāi)啟，因此不需要更高的電壓即可工作，但P溝道通常具有更高的導(dǎo)通電阻。在下圖中，將 LTC4412 二極管 OR 控制器的低正向壓降作為電流函數(shù)的函數(shù)與肖特基二極管進(jìn)行比較。

LTC4412 理想二極管的低壓降降低了與肖特基二極管相比的功耗

凌力爾特有幾個(gè)流行的負(fù)輸入電壓二極管或控制器，它們使用外部 N 溝道 MOSFET 來(lái)開(kāi)關(guān)電源。這些器件 LTC4371 和 LTC4354 均為雙電源二極管 OR 控制器。

LTC4371 –48V/25A 雙通道理想二極管控制器，具有開(kāi)關(guān)“ON” LED 指示燈

對(duì)于正電壓N溝道控制器，柵極驅(qū)動(dòng)電路通常包括一個(gè)帶電壓鉗位的片內(nèi)電荷泵（17V齊納二極管），用于設(shè)置柵極驅(qū)動(dòng)電壓上限，如下所示。

N溝道理想二極管電荷泵和柵極驅(qū)動(dòng)齊納鉗位

對(duì)于負(fù)電壓控制器，電路操作相似，但存在細(xì)微差別。簡(jiǎn)化的負(fù)電壓理想二極管如下所示。

負(fù)N溝道理想二極管框圖，圖中顯示了柵極驅(qū)動(dòng)電源

有趣的是，它沒(méi)有電荷泵電路。乍一看，這似乎很奇怪，但是在審查電路的操作之后，當(dāng)人們回顧電壓極性所起的作用時(shí)，原因變得很明顯。要接通 N 溝道 MOSFET，需要高于漏極電壓的柵極電壓。由于我們正在處理負(fù)電壓，因此較高的電壓是接近于零的電壓。

現(xiàn)在觀察框圖是如何集成到實(shí)際器件（如下所示的LTC4371）中的。注意引腳V之間的12.4V齊納二極管Z和 V黨衛(wèi)軍.該齊納二極管限制了IC兩端的壓降，并且該壓降還提供了打開(kāi)MOSFET所需的“更高”電壓。如果例如 V黨衛(wèi)軍為 –48V，然后為 VDD大約為 –36V，施加于 MOSFET 柵極引腳（返回電壓 RTN 為 0V）。從數(shù)據(jù)手冊(cè)中的LTC4371柵極引腳描述中，我們看到柵極引腳（GA和GB）是工作在V之間的柵極驅(qū)動(dòng)輸出。黨衛(wèi)軍和 VDD來(lái)控制其相關(guān)的 MOSFET 柵極，使器件的行為類似于低損耗二極管開(kāi)關(guān)。

LTC4371 框圖，其中顯示了柵極驅(qū)動(dòng)電壓電源

理想二極管相對(duì)于分立二極管的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是附加功能。LTC4371 具有一種浮動(dòng)架構(gòu)，因而允許其在具有負(fù)數(shù)百伏電壓范圍的負(fù)電壓應(yīng)用中使用。LTC4371 還包括漏極引腳上的齊納二極管，該二極管無(wú)需額外的電阻器即可提供高達(dá) 100V 和 –40V 的瞬態(tài)保護(hù) （通過(guò)正確選擇電阻器 R 可增加到 ±300V 或更高大和 R.DB);它包括一個(gè)漏極開(kāi)路故障指示器開(kāi)關(guān)，可用于指示 MOSFET 何時(shí)發(fā)生故障開(kāi)路。

總之，理想二極管控制器是分立二極管的改進(jìn)型、低損耗、高功能替代品。對(duì)于負(fù)電壓理想二極管，IC兩端的壓降提供了增強(qiáng)外部N溝道MOSFET所需的更高電壓，無(wú)需電荷泵。凌力爾特為正電壓和負(fù)電壓提供各種理想的二極管OR控制器;有些帶有內(nèi)部 MOSFET，有些則需要外部 MOSFET;一些 P 通道設(shè)備，其他 N 通道設(shè)備。無(wú)論開(kāi)關(guān)元件如何，它們都為標(biāo)準(zhǔn)或肖特基功率二極管提供低功耗、低壓降替代，此外，許多開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)“導(dǎo)通”時(shí)提供電流監(jiān)控和狀態(tài)指示器，從而為電源開(kāi)關(guān)電路提供高水平的保護(hù)和監(jiān)控。

審核編輯：郭婷