工程師知道一個好的設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則是“保持簡單”——但只在可能的范圍內(nèi)這樣做。這就是為什么半導(dǎo)體二極管如此強(qiáng)大的原因：它是一種兩端器件，從阻斷反向直流到交流線路或信號整流，再到捕獲和保持峰值(使用相關(guān)的電容器)，都有無數(shù)的作用。二極管有數(shù)千種尺寸和電流/電壓額定值以滿足這些不同的需求。

至少乍一看，確定何時以及如何從簡單的設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)椴惶唵蔚脑O(shè)備是設(shè)計(jì)師面臨的挑戰(zhàn)和困境的一部分。雖然二極管非常有用，但它們有幾個缺陷，包括它們的反向漏電流和明確定義的溫度系數(shù)。一個主要問題是正向壓降，介于 0.3 和 0.8 V 之間，具體取決于二極管類型。這是兩個方面的問題：在低壓系統(tǒng)中，即使低于 1 V 的損耗也可能是可用軌道電勢的很大一部分;在更高電流的設(shè)計(jì)中，壓降對應(yīng)于功率損耗、低效率和可能導(dǎo)致二極管失效的熱耗散。

電路設(shè)計(jì)人員一直在努力應(yīng)對并適應(yīng)壓降的弱點(diǎn)，但 IC 供應(yīng)商已經(jīng)設(shè)計(jì)了解決方法。雖然這似乎為一個簡單的組件增加了不必要的復(fù)雜性和成本，以解決一個小問題，但現(xiàn)實(shí)情況是，在許多情況下該問題并非微不足道。

德州儀器 (TI) 的一款新產(chǎn)品說明了大眾市場應(yīng)用中的問題，并概述了智能 IC 如何成為解決方案的一部分。保護(hù)汽車電子子系統(tǒng)(包括 ADAS(高級駕駛員輔助系統(tǒng))、動力總成、信息娛樂系統(tǒng))免受負(fù)載突降和其他事件引起的反向電壓是標(biāo)準(zhǔn)做法。顯而易見的方法是將肖特基二極管(0.4 V 壓降)或 PFET 器件與下圖所示的電源軌串聯(lián)。

然而，在這些子系統(tǒng)中，負(fù)載電流很容易達(dá)到 10 A 或更高，總功耗接近 4 W，除了 Vdrop 損耗(標(biāo)稱電壓為 12 V，0.4 V是標(biāo)稱輸出的 3.3% 的損失)。

這就是 TI LM74610-Q1智能二極管控制器可以提供幫助的地方。這種帶有集成電荷泵的兩端器件(如二極管，具有陽極和陰極)為相關(guān)的 NFET 器件提供柵極驅(qū)動。在正常運(yùn)行期間，晶體管處于開啟狀態(tài)，并且功耗非常低，靜態(tài)電流為零(因?yàn)闆]有接地路徑)。作為附加的格言，NFET 比 PFET 更受歡迎，因?yàn)樗鼈兙哂休^低的導(dǎo)通電阻 (RDS(ON) 和較低的成本。LM74610-Q1 是一款控制器器件， 可與 N 溝道 MOSFET 一同用于反極性保護(hù)電路。 其設(shè)計(jì)用于驅(qū)動外部 MOSFET， 串聯(lián)電源時可模擬理想二極管整流器。 該機(jī)制的獨(dú)特優(yōu)勢在于不以接地為參考， 因此 Iq 為零。

LM74610-Q1 控制器為外部 N 溝道 MOSFET 提供柵極驅(qū)動， 并配有快速響應(yīng)內(nèi)部比較器， 可使 MOSFET 柵極在反極性情況下放電。 這種快速降壓特性有效限制了檢測到反極性時反向電流的大小和持續(xù)時間。 此外， 該器件設(shè)計(jì)選用了合適的 TVS 二極管， 符合 CISPR25 5 類 EMI 規(guī)范和汽車類 ISO7637 瞬態(tài)要求。

LM74610-Q1 可承受高達(dá) 45 V 的最大反向電壓，并且速度很快(這在瞬態(tài)領(lǐng)域很重要)，當(dāng)電壓反向時(CGATE 為 4 nF)，響應(yīng)時間不到 8 微秒。其 8 引腳、3 mm × 5 mm VSSOP-8 封裝產(chǎn)生了一個整體解決方案，其占位面積約為 D2PAK 外殼中肖特基二極管或 PFET 的一半，這是一個額外的優(yōu)勢。