双通道单芯片理想二极管通过无毛刺切换优先考虑电源

移动设备越来越依赖于多种必须可即时互换的电源，例如墙上适配器和备用电池，其中电源之间的切换必须是透明和即时的。在两个电源之间切换的最简单方案是简单的二极管OR，但在较高的电流水平下，二极管中的功率损耗是一个问题。为了最大限度地降低功率损耗并最大限度地延长电池运行时间，用 LTC4415 双通道单片式理想二极管取代传统二极管 OR-中的肖特基。

LTC4415 在一个 1.7V 至 5.5V 的输入电压范围内高效、智能地在两个电源之间切换。当用于图 1 所示的二极管或应用时，LTC4415 通过理想二极管 D1 从墙上适配器提供负载电流，直到其电压降至由 EN1/EN2 上的电阻分压器设定的 4.5V 开关门限以下。禁用 D1 后，电池将通过 D2 提供负载电流。STAT1和STAT2指示哪个理想二极管正在导通。

图1.墙上适配器和电池之间的自动理想二极管切换。

特征

图 2 示出了当负载电流低于 500mA 时，LTC4415 以一个 15mV 的稳压正向压降导通，与 LTC4413 相比改善了 >28mV。一旦负载电流攀升到该电流以上，LTC4415 将以一个 50mΩ 的导通电阻工作，在此区域比 LTC4413 提高了 140mΩ。在 4A 电流下，LTC4415 仅产生一个 200mV 的正向压降，与一个典型的肖特基二极管相比降低了 50% 以上，后者将产生一个大于 400mV 的正向压降。由于其正向压降低，LTC4415 在 4A 时的功耗不到典型、低反向漏电肖特基二极管的一半，在 2A 时的功耗不到四分之一，如图 3 所示。

图2.LTC4415 I-V 曲线和工作区域与典型肖特基二极管的关系。

图3.LTC4415 在 4A 时的功耗仅为 800mW，比一个肖特基二极管耗散的 1700mW 低 50% 以上。

LTC4415 的另一个有用特性是短路保护。LTC4415 的电流限值可利用 R1 和 R2 调节至 4A。消除R1和R2，并将CLIM1和CLIM2接地，而是触发6A的内部限制。电流限制是通过一种新颖的方法实现的，该方法允许 LTC4415 既检测负载电流，又同时产生一个缩放模拟电压，用于在同一电流限制电阻器两端进行负载电流监视。图 4 显示了一个简化的框图。这消除了串联损耗，并节省了与电流检测电阻和放大器电路相关的电路板空间和BOM成本。

图4.LTC4415 内部针对每个通道的电流限值检测。

LTC4415 P 沟道 MOSFET 专为实现最小的导通电阻而优化，并在电源之间快速切换，而不会出现任何明显的负载下降。图 5 示出了 LTC4415 在不同电压的输入源之间切换，瞬态骤降仅在 20μs 内恢复。请注意，瞬态电压尖峰通常是由电感连接引起的。这可以通过短引线、适当的布局技术以及具有适当ESR的输入和输出旁路电容器来减少。

图5.快速路径切换，瞬态电压骤降仅为 5%。

出于状态监控目的，STATx 和 WARNx 的低电平有效信号向数字控制器/处理器提供反馈。STATx 反映给定通道的导通状态。它还可用于检测源的故障。WARNx 具有双重目的，即指示路径是否处于电流限制（当 STATx 也处于低电平时）或处于热关断状态。

当管芯温度超过160°C时，将触发热关断。 图6显示了当路径在电流限制和热关断之间来回转换时，这两个信号如何反映系统行为。在输出短路后约 25ms 内，电流限制处于活动状态，WARNx 保持低电平。然后，当触发热关断时，STATx 变为高电平。当设备冷却到 140°C 以下时，会发生重启，但由于持续短路而反复关机。

图6.输出短路时的限流警告和热关断。

结论

LTC®4415 是一款易于使用的高性能理想二极管 OR 解决方案，用于瞬时电源切换。它只需要四个外部电阻器和一个输出电容器。低功率损耗和状态监视使得 LTC4415 成为需要具有内置保护功能的双二极管的应用的理想选择。LTC4415 采用 3mm × 5mm 16 引脚 DFN 和 MSOP 封装。

审核编辑：郭婷