[发明专利]一种理想二极管电路

说明书

本发明公开了一种理想二极管电路，包括MOS管M1、体二极管D1、检测和驱动电路，所述MOS管M1串接于输入供电回线或者输入供电正线上，所述体二极管D1与所述MOS管M1并联连接，所述检测和驱动电路与所述MOS管M1连接。发明只采用少量的基础元器件就可以实现理想二极管的功能，不需要复杂及专用的控制芯片，不需要额外的辅助供电电源，电路简单可靠、成本低、性能稳定、适用范围广。非常适合应用于低成本、小体积、高可靠的场合。

技术领域

本发明涉及理想二极管技术领域，尤其涉及一种分立器件构成的理想二极管电路。

背景技术

二极管广泛应用于电源系统的设计之中，为输入供电提供各种保护功能。例如功率二极管可以用于用电设备的输入供电端口，提供输入电压防反接保护。

如图1和图2所示，一个内部具有电池供电的设备，当外部供电电压高于电池电压时，二极管导通，外部供电可以为电池充电、为负载供电。当外部供电电压低于电池电压时，二极管截止，外部供电无法为电池和负载供电，设备依靠电池供电。图1中二极管位于输入高电位，图2中二极管位于输入低电位。

此外，如图3所示，多路输出电源还可以通过二极管并联在一起，提供系统的冗余备份。

在很多应用场合，肖特基二极管被用来替代二极管实现上述的各种功能。因为肖特基二极管的导通压降比普通二极管更小，可以减小导通损耗。然而，当电流继续增大时，肖特基二极管上的功率损耗也会显著增加，这会降低系统的转换功率、增大散热面积，降低系统的功率密度，因此限制了它的使用范围。

此外，肖特基二极管还存在高温时反向漏电流过大的问题。为解决以上问题，人们设计了用MOSFET管(以下简称MOS管)替代二极管的理想二极管电路，用于进一步降低肖特基二极管的导通损耗，并且得到了广泛的应用。

由于理想二极管的突出优势，目前已经有很多种类的理想二极管电路。现有技术一般可以分为以下几个种类：

第一类为用电阻稳压管等分立器件搭建的理想二极管电路，如图4所示。

用简单的电阻分压产生MOS管所需的门极开启电压，并通过稳压管对此开启电压进行稳压，防止其上电压过高，损害到MOS管。此种电路在应用中的一个限制是门极开启电压由分压电阻获得，其应用范围受到限制。当外部供电电压较低时，分压电压不足以开启MOS管，理想二极管无法工作。当外部供电电压较高时，需要稳压管持续工作，保持其门极电压不至于过高，这会增大电路的功率损耗。例如当外部供电电压的最小值为5V时，普通mos管在此电压下是无法可靠导通的，需要选择低门极开启电压的MOS管，这种类型的MOS管价格较高，导通内阻较大，可选择种类也较少。而且即使选择了此类MOS管，当外部供电电压提高到10V以上时，稳压管上的功耗就会显著提高，发热增大，无法长时间可靠工作。以上原因限制了该电路的应用范围。除了图4所示的P型MOSFET之外，也可以采用N型MOSFET。

第二类理想二极管电路是基于专用集成芯片实现的，只需外部配置一个MOS管和少量元器件就可以实现一个理想二极管。目前，很多半导体厂家都推出了此类芯片，包括Ti、Linear、AD等。这类电路功能完善，性能优异。除了能实现理想二极管功能之外，还可以实现开关机、保护等功能。此类芯片的缺点是售价较高，而且不同厂家的产品功能和封装均有缺别，替换难度大。如果在设计中选用了一种芯片，那么对该厂家产品的依赖就较为严重，更换难度大。一旦芯片厂商的价格和供货量出现问题，对用户的影响是很大的。如图5所示的LM74700典型应用电路，图6是此芯片的内部逻辑电路。

此外，还有将MOS管和控制芯片集成在一起的(如图7所示LM66100典型应用电路)，产品集成度较高，性能稳定可靠，使用简单。但是仍然存在供货风险问题，此外，由于器件都已经集成在一起了，那么设计时的灵活度就没那么高了，应用范围受到限制。

发明内容