你用过“理想二极管”吗,电源电路保护用的上它!

原创 阿昆谈DFM 2024-09-06 00:00


二极管,搞电子的电子人再熟不过了,正向导通,反向截止。         

 

但是它有个问题就是正向导通的时候 会生产一个“管压降”,也就是我们书上说的,硅管是0.7V左右,锗管是0.3V左右,可以说这个压降是半导体内部的一个物理属性所决定。

所以加在二极管的电压必需要大于这个“管压降”这个二极管才能导通流过电流,而且这个压降值随着电流的加大还会增加。

正是因为这个管压降会让电路产生一定的损耗,比如导致5V输入过来的电压经过二极管后没有5V了,损失的部分以热量形式消耗,使用中一般会希望这个压降越小越,当然也有利用这个管压降来到一些目的,比如特意的达到降压目的。

而书上说的理解二极管其实基本就是指没有管压降的二管,当然现实中没有这种二极管,只有一种可以尽可能接收没有管压降的二极管,那就是“理想二极管”

我也是最近才知道,还真有叫“理想二极管”这种器件,其实并不是真的理想二极管,而是相对于普通的二极管更好,更小压降罢了,所以也叫低压降二极管。    

       

如上方框图,这是带限流功能的低压降理想二极管芯片CH213。

芯片内部集成了过流保护、短路保护、过温保护、 电源极性保护等模块,额定 5V*0.5A,支持 5V 电压下不超过 1A 电流的直流应用。

这个理想二极管相当于是肖特基二极管加上自恢复保险丝,但导通压降大幅降低,过流保护更迅速。

过流时:可以限制电流从而保护供电系统。

输入电源极性错误时:可以保护 VO 输出端的负载电路。    

 这是这款理想二极管的相关特点。

                这是理想二极管的原理图符号和封装图,二极管的输入就是正极,输出是负极,简单的理解记忆就是在二极管上加了一个地脚。右图是含有2个理想二极管集成。             

 

应用

CH213 作为低开启电压和低导通压降的二极管芯片,可以用于 3V 或 5V 直流 500mA 以下应用中代替普通二极管,提供电源极性保护以防外部电源反接,提供过流和短路保护以及过温保护,并实现较低的导通压降,减少损耗         

 

这个理想二极管有4个功能模块:

1、输入电源极性保护

正常工作时,VI 为电源正极性端,GND 为公共端或者电源负极性端。CH213 芯片内部在 VI 与 GND之间没有反向二极管,当 VI 意外连接电源负极性端、电源极性错误时仅有数 mA 泄漏电流,CH213 芯片自身不会产生大电流,并且开关管处于关断状态以保护 VO 输出端的负载电路。

2、过温保护

当理想二极管 CH213 连续导通电流较大或发生过流或短路等情况时,VI 和 VO 两端压差乘以电流的功耗将会使芯片内部升温。当芯片温度超过过温保护门限 Tsd 后,开关管将被强行关断,VO 没有输出电流。稍后芯片降温后,开关管将会被允许重新开启。开启后一段时间如果过温,则再次关断。

3、低开启电压单向导通

VI 相当于低压降二极管的阳极,当 VI 电压高于 VO 电压时,理想二极管 CH213 的开关管开启。当 VI 电压低于 VO 电压时,CH213 从 VO 端获得静态工作电流,并将开关管关断,没有反向导通电流,VI 端也不消耗电流,相当于二极管反向截止。      

4、限流与过流/短路保护

当 VO 输出电流 Iout 超过限流门限 Imax 时,过流保护模块自动降低功率开关管的导通程度,使导通电阻增大、VO 电压下降,从而限制输出电流并进入接近恒流的状态。该恒流值与 VO 电压值正相关,VO 电压越低,恒流值越小。当 VO 对 GND 短路、或者 VO 电压低于短路电压 Vshort 时,恒流值最小,即短路电流 Ishort。       

 

应用电路:

   

 

(理想二极管)、(肖特基二极管+保险丝)、(仅肖特基二极管)的对比:

下面是分用用单个理想二极管、单个肖特基二极管、肖特基二极管+保险丝三种物料进行对比,在不同电流负载下的管压降。    

通过上面可以看出,理想二极管的管压降真的非常低,最低甚至相差有10多倍。

 

你觉得这篇文章对你有帮助吗?   

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