理想的二極管IC有點像那些無法引起任何關注的孩子之一。這些設備確實可以有所作為，但工程師們有點忘記了它們。理想的二極管IC只需使用MOSFET來充當二極管，但壓降和泄漏大大降低。

理想二極管有三種主要應用。一種是電池供電設備的簡單反向電壓保護。這只是一個從電池到應用電路串聯(lián)的二極管。第二種是作為高可靠性冗余電源的二極管或。最后一個是相同的二極管OR電路，但用于在板載可充電電池和壁式充電器之間進行選擇電路，就像您的手機和許多便攜式設備一樣。理想二極管（如MAX16915）也用于電源輸入端的過壓保護。

設計人員可以在上述所有三種應用中從標準二極管轉向肖特基二極管。這將對正向壓降有很大幫助，因為標準二極管的電壓從1.1V到0A正向電流下的45.1V左右。但是，理想的二極管在該電流下將使您降至85mV，而且成本不高。另外，它們要小得多。理想的二極管IC可降低功耗，降低電壓損耗（來自低壓電池時很重要），并且占用的PC板面積更小。此外，他們解決了一個很大的肖特基問題。肖特基二極管具有非常高的反向漏電流——1A 器件約為 1mA。這種泄漏尤其不利于原電池。理想二極管在整個溫度范圍內(nèi)的反向漏電流通常小于1μA。

有三種方法可以獲得理想。您可以自己制作，將驅動器IC用于外部FET，或使用具有集成FET的器件。驅動FET并不像您想象的那么容易。驅動電路必須控制 MOSFET 兩端的正向壓降，以確保電流從一條路徑平穩(wěn)傳輸?shù)搅硪粭l路徑而不會發(fā)生振蕩。如果電源發(fā)生故障或短路，快速關斷可將反向電流瞬變降至最低。如果實現(xiàn)得當，理想的二極管可以提供針對電池反向條件、過壓瞬變和浪涌電流的前端保護。理想的二極管控制器 IC 使用外部 FET，可提供高達 5A 的額定電流和高達 80V 的額定電壓。

一個很好的例子

Maxim的MAX40200是完整理想二極管器件的一個很好的例子，它工作在1.5V至5.5V電源電壓，可處理高達1A電流，采用纖巧的0.73mm方形4焊球WLP或SOT23-5封裝。它具有熱自保護功能，可在 -40° 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)工作。 禁用時，MAX40200阻斷任一方向高達6V的電壓。

圖1：MAX40200理想二極管電流開關

圖1中的功能圖顯示了內(nèi)部FET的唯一符號。p溝道FET增加了電路來檢測MOSFET漏源電壓，除了驅動柵極外，還保持體二極管反向偏置。

應該注意的是，與普通二極管不同，這種“理想二極管”不適合整流交流電。在電源為電感耦合60Hz AC的應用中，電路的整流部分應使用傳統(tǒng)二極管。MAX40200設計用于在不同直流電源之間切換的應用。該芯片具有~20mV的穩(wěn)壓降，正向電流高達100mA。在此之上，在最大額定正向電流為90A時，正向壓降增加到約1mV。這種小的壓降將提高效率并顯著增加電池工作時間。IC的動態(tài)響應詳見應用筆記“MAX40200在二極管ORing應用中的靜態(tài)和動態(tài)行為”。此外，還提供評估板MAX40200EVKIT。

例如，AAA電池在~1V時具有3Ah容量，用于兩節(jié)電池。如果肖特基二極管在0A時壓降36.1V，而MAX40200僅壓降0.09V，則0.27V差值可節(jié)省0.27Wh。因此，您的設備將在 1A 最大負載下額外運行一刻鐘。

圖 2：便攜式設備的標準電源選擇電路。

該 IC 的熱關斷溫度約為 +154°C，遲滯為 12°C。如果電流超過~500mA，則必須在設計中注意不要超過此溫度。WLP封裝的熱性能實際上超過了SOT封裝。

另一個示例 IC

MAX16141理想二極管控制器的工作與我們的第一個例子大不相同。該芯片針對反向電流、過流、輸入過壓和欠壓以及過熱情況提供系統(tǒng)保護。它將切斷并隔離有故障的輸入電源。該 IC 的 3.5V 至 36V 寬工作電壓范圍和 5μA （典型值） 的低關斷電流使其非常適合汽車應用（并且符合汽車標準）。

圖 3：MAX16141 理想二極管控制器應用

在圖3的電路中，IC的電荷泵將背靠背外部nFET的柵極驅動至源極連接上方9V。一個快速動作比較器在輸入低于輸出電壓的 1μs （最大值） 內(nèi)阻斷反向電流。RS 和 OUT 之間的外部電流檢測電阻器可監(jiān)視電流過載。最大電流可調(diào)，由您選擇的 FET 決定。OVSET 和 UVSET 輸入為輸入過壓和欠壓事件提供設定點。MAX16141采用4 x 4 x 0.75mm、16引腳TQFN封裝，工作溫度范圍為-40°至125°C。

審核編輯：郭婷