Texas Instruments LM74930-Q1理想二极管控制器是一款带断路器的汽车类理想二极管浪涌抑制器。 该集成电路驱动和控制外部背靠背N沟道MOSFET，模拟理想二极管整流器以及具有过流和过压保护功能的电源路径开/关控制。LM74930-Q1二极管控制器可承受并保护负载免受低至-65V负电源电压的影响。集成式高侧栅极（HGATE）控制驱动电源路径中的第一个MOSFET，并有助于在过流、过压和欠压期间断开负载。 DGATE驱动第二个MOSFET以取代肖特基二极管，通过阻止从输出到输入的反向电流来实现输入反极性保护和输出电压保持。 LM74930-Q1二极管控制器还包括一个集成式电流检测放大器，可通过断路器功能提供可调节过流和短路保护。此理想二极管控制器还具有可调节过压和欠压保护功能，以防止电源瞬变。

数据手册：*附件：Texas Instruments LM74930-Q1理想二极管控制器数据手册.pdf

LM74930-Q1理想二极管控制器采用节省空间的24引脚VQFN封装。典型应用包括12V/24V汽车电池反接保护、工业运输和冗余电源ORing。该理想二极管控制器符合汽车应用类AEC-Q1标准。

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
• 环境工作温度范围：-40°C至125°C（设备温度等级1）
• 4V 到 65V 的输入电压范围
• 反向输入保护低至-65V
• 在共源配置中驱动外部背靠背N沟道MOSFET
• 理想二极管运行，具有10.5mV A至C正向压降调节
• 低反向检测阈值 (-10.5mV)，快速DGATE关断响应 (0.5µs)
• 峰值栅极 (DGATE) 导通电流：18mA
• 峰值DGATE关断电流：2.6A
• 可调过流和短路保护
• 模拟电流监控器输出，精度为10% (IMON)
• 可调过压和欠压保护
• 低关断电流：2.5µA（EN=低）
• MODE引脚允许双向电流流动（MODE=低）
• 采用合适的TVS二极管，符合汽车ISO7637瞬态要求
• 采用节省空间的24引脚VQFN封装

功能框图

应用电路图

德州仪器LM74930-Q1理想二极管控制器技术解析

一、产品核心特性

LM74930-Q1是德州仪器(TI)专为汽车应用设计的高性能理想二极管控制器，集成浪涌抑制和电路保护功能，具有以下突出特性：

‌电压保护能力‌：

• ‌超宽工作范围‌：4V至65V输入电压（瞬态耐受70V）
• ‌反向保护‌：支持-65V反向电压保护
• ‌负载突降保护‌：满足200V非抑制负载突降保护需求

‌保护功能‌：

• 可调过压/欠压保护（OVP/UVLO）
• 可编程过流保护（5A典型值）
• 20A短路保护阈值
• 集成故障输出指示（FLT引脚）

‌能效表现‌：

• 待机电流仅2.5μA（EN=Low时）
• 10.5mV典型正向压降调节
• 支持双向电流模式（通过MODE引脚配置）

二、关键技术创新

1. 双MOSFET驱动架构

• ‌HGATE控制‌：驱动前端MOSFET实现负载通断控制
• ‌DGATE控制‌：驱动理想二极管MOSFET替代肖特基二极管
• ‌独立供电设计‌：VS引脚单独供电提升系统可靠性

2. 智能保护机制

• ‌三级电流保护‌：
  • 模拟电流监控（IMON引脚）
  • 可调过流保护（通过RILIM设置）
  • 独立短路保护（20mV固定阈值）
• ‌双重电压保护‌：
  • 电阻分压网络设置OVP/UVLO阈值
  • 37V典型过压关断阈值
  • 0.55V UVLO比较器阈值

三、典型应用设计

1. 汽车电源保护方案

‌200V非抑制负载突降保护电路‌：

• 前端采用60V TVS二极管（SMBJ150A）
• 10kΩ限流电阻保护VS引脚
• 1mΩ电流检测电阻实现20A短路保护

‌关键元件选型‌：

元件	参数要求	推荐型号
Q1 MOSFET	VDS≥200V, VGS≥20V	CSD18532Q5A
Q2 MOSFET	VDS≥60V, RDS(on)<5mΩ	CSD17571Q2
TVS二极管	36.7V击穿电压	SMBJ33CA

四、功能模式详解

1. 工作状态机

• ‌关机模式‌：EN<0.7V，仅消耗2.5μA电流
• ‌待机模式‌：电荷泵激活但未驱动MOSFET
• ‌运行模式‌：
  • 正向导通（VAC>177mV）
  • 反向阻断（VAC<-10.5mV）
  • 过压钳位（OVCLAMP功能）

2. 保护响应时序

故障类型	检测延时	响应动作
短路保护	3.5-5.5μs	立即关闭HGATE
过流保护	35μs(典型)	触发电路断路器
过压保护	4-7μs	关闭HGATE或钳位输出

五、设计要点

1. PCB布局指南

• ‌功率回路‌：保持A/DGATE/C引脚路径<5mm
• ‌敏感信号‌：
  • CS+/CS-采用开尔文连接
  • FB走线远离SW节点
• ‌热设计‌：
  • 使用4×0.3mm过孔阵列连接散热焊盘
  • 推荐2oz铜厚PCB

2. 可靠性设计

• ‌瞬态抑制‌：
  • 输入TVS二极管需满足ISO7637-2标准
  • 输出端添加100nF陶瓷电容吸收能量
• ‌MOSFET选型‌：
  • VGS(th)需低于11V（考虑驱动电压余量）
  • 导通电阻需保证10.5mV压降下的电流能力