负电压理想二极管的应用

理想的二极管（也称为二极管或控制器，更一般地称为 PowerPath 控制器）是分立式功率二极管的强健、扩展的功能替代品。它由一个MOSFET代替二极管组成，以提供将电源连接到负载的低压降、低功耗开关。MOSFET 可以是 P 沟道或 N 沟道器件。N 沟道器件允许更大的电流，但需要高于电源电压的栅极控制电压才能导通。当栅极控制电压低于电源电压时，P沟道器件会开启，因此不需要更高的电压即可工作，但P沟道通常具有更高的导通电阻。在下图中，将 LTC4412 二极管 OR 控制器的低正向压降作为电流函数的函数与肖特基二极管进行比较。

LTC4412 理想二极管的低压降降低了与肖特基二极管相比的功耗

凌力尔特有几个流行的负输入电压二极管或控制器，它们使用外部 N 沟道 MOSFET 来开关电源。这些器件 LTC4371 和 LTC4354 均为双电源二极管 OR 控制器。

LTC4371 –48V/25A 双通道理想二极管控制器，具有开关“ON” LED 指示灯

对于正电压N沟道控制器，栅极驱动电路通常包括一个带电压钳位的片内电荷泵（17V齐纳二极管），用于设置栅极驱动电压上限，如下所示。

N沟道理想二极管电荷泵和栅极驱动齐纳钳位

对于负电压控制器，电路操作相似，但存在细微差别。简化的负电压理想二极管如下所示。

负N沟道理想二极管框图，图中显示了栅极驱动电源

有趣的是，它没有电荷泵电路。乍一看，这似乎很奇怪，但是在审查电路的操作之后，当人们回顾电压极性所起的作用时，原因变得很明显。要接通 N 沟道 MOSFET，需要高于漏极电压的栅极电压。由于我们正在处理负电压，因此较高的电压是接近于零的电压。

现在观察框图是如何集成到实际器件（如下所示的LTC4371）中的。注意引脚V之间的12.4V齐纳二极管Z和 V党卫军.该齐纳二极管限制了IC两端的压降，并且该压降还提供了打开MOSFET所需的“更高”电压。如果例如 V党卫军为 –48V，然后为 VDD大约为 –36V，施加于 MOSFET 栅极引脚（返回电压 RTN 为 0V）。从数据手册中的LTC4371栅极引脚描述中，我们看到栅极引脚（GA和GB）是工作在V之间的栅极驱动输出。党卫军和 VDD来控制其相关的 MOSFET 栅极，使器件的行为类似于低损耗二极管开关。

LTC4371 框图，其中显示了栅极驱动电压电源

理想二极管相对于分立二极管的一个优势是附加功能。LTC4371 具有一种浮动架构，因而允许其在具有负数百伏电压范围的负电压应用中使用。LTC4371 还包括漏极引脚上的齐纳二极管，该二极管无需额外的电阻器即可提供高达 100V 和 –40V 的瞬态保护 （通过正确选择电阻器 R 可增加到 ±300V 或更高大和 R.DB);它包括一个漏极开路故障指示器开关，可用于指示 MOSFET 何时发生故障开路。

总之，理想二极管控制器是分立二极管的改进型、低损耗、高功能替代品。对于负电压理想二极管，IC两端的压降提供了增强外部N沟道MOSFET所需的更高电压，无需电荷泵。凌力尔特为正电压和负电压提供各种理想的二极管OR控制器;有些带有内部 MOSFET，有些则需要外部 MOSFET;一些 P 通道设备，其他 N 通道设备。无论开关元件如何，它们都为标准或肖特基功率二极管提供低功耗、低压降替代，此外，许多开关在开关“导通”时提供电流监控和状态指示器，从而为电源开关电路提供高水平的保护和监控。

审核编辑：郭婷