是非常有用的器件，对许多应用都很重要。标准硅二极管的压降为0.6 V至0.7 V。肖特基二极管的压降为0.3 V。一般来说，压降不是问题，但在高电流应用中，各个压降会产生显著的功率损耗。理想二极管是此类应用的理想器件。幸运的是，

　　理想二极管使用低导通电阻功㊣率开关（通常为MOSFET）来模拟二极管的单向电流行为，但没有二极管的压降损失。借助额外的背靠背MOSFET和控制电路，该解决方案可以提供更多的系统控制功能，例如优先源选择、限流、浪涌限制等。在传统㊣解决方案中，这些功能分散在不同的控制器中，因此实现完整的系统保护会很复杂且麻烦。这里我们将研究理想二极管的主要电路规格，并介绍一个应用示例和新的理想二极管解决方案，该解决方案还在单个IC中集成了实现整体系统保护所需的其他功能。

　　图1显示了采用N沟道功率MOSFET的基本理想二极管。将MOSFET放置在适当的方向，使其本征体二极管与要模拟的二极管功能方向相同（上方）。当VA高于VC时，电流可以自然地从左向㊣右流过本征二极管。当电流沿㊣该方向流动时，控制电路使MOSFET导通，以减小正向压降。当VC高于VA时，为了防止电流反向（从右到左）流动，控制电路必须将MOSFET快速关断。理想二极㊣管的压降很低，由MOSFET的RDS(ON)和电流大小决定。例如，在1 A负载下，10 mΩ MOSFET的端子会产生1 A × 10 mΩ = 10 mV的压降，而常规二极管的典型压降为600 mV。理想二极管的功耗为1 A2× 10 mΩ = 10 mW，明显低于常规二极管的1 A × 600 mV = 600 mW（典型值）。

　　得益于MOSFET技术的进步，现在出现了低RDS(ON)的MOSFET。如果在理想二极管解决方案中添加背靠背MOSFET，虽然会使压降略微增加，但也会带来许多系统控制功能。图2显示了此电路概✅念。

　　原有的Q1可以控制和阻断从VB流向VA的反向电流。添加的MOSFET Q2可以控制和阻断从VA流向VB的正向电流。

　　此解决方案通过导通/关断一个或两个MOSFET，或者限制任一方向的电流流过，可实现全面的系统控制。

　　理想二极管有许多应用。以工业UPS备用电源系统（图3）为例。该系统使用24 V主电源。此电源的工作范围为✅19.2 VDC至30 VDC，瞬态电压可高达60 V。将24 V电池用作备用电源。为确保备用电源充分可用，在正常运行期间（当电池处于待机状态时），电池充满至24 V。当主电源中断时，电池提供备用电源，从24 V放电至19.2 V以下，直至系统不再运行，或者直至主电源恢复，以较早出现的情形为准。这里需要一个理想二极管电路来提供ORing功能，用于在系统电源和备用电池之间切换。除了ORing功能，该系统还需要过压、欠压、热插拔和eFuse保护，以防范常见的系统故障，增强系统鲁棒性。

　　图4展示了电源ORing概念。为简单起见，这里使用二极管符号代替理想二极管电路。在这种简单的ORing配置中，电压较高的电源占主导地位并为负载供电，另一个㊣电源处于待机状态。如果两个电源具有不同的电压值，该解决方案会很有效。当两个电压彼此接近时，或者当存在电压波动而导致电压值交叉时，电源可能会来回切换。

　　在这个用例中，简单的ORing功能是不够的，原因有二。首先，电池电压与㊣系统标称电压24 V差不多。两个电源可能会来回切换，这是我们不希望看到的。源阻抗和负载电流的影响进一步放㊣大了这个问题。例如，当VS为负载供电时，负载电流会在VS源阻抗两端产生压降，使其端电压降至略低于电池端电压（当前空载）的水平。电池随即接通，现在承载㊣负载电流，这同㊣样会在电池阻抗两端产生压降，导致电池端电压下降。同时，在无负载情况下，主电源端电✅压升高，使得VS试图接管。在这㊣种情况下，就会在两个电源之间持续振荡直到两个电压彼此偏离为止。

　　其次，24 ✅V系统电源的电压范围为19.2 VDC（最小值）至30 VDC（最大值），峰值电压瞬态可高达60 V。备用电池电压充电至24 VDC，当主电源电压下降到电池电压以下但仍在其工作范围内时，将由电池供电。这也是我们不希望看到的，因为电池会放电至非理想备用电压。每当系统电压低于24 V且高于其最小工作范围时，系统便可能会尝试同时对电池进行充电和放电。源选择器在这种情况下很有用。图5显示了使用具有背靠背MOSFET的理想二极管的源选择器概念。通过背靠背MOS㊣FET，控制器可以完全切断两个方向的电流路径，就像机械开关断开一样。图6是具有背靠背MOSFET的理想二极管的符号表示。此符号在图5中表示可实现源选择器功能。在此配置中，VS设置为高优先级。VB关断，只有在VS低于其工作电压范围时才✅导通。

　　虽然图6所示是一个闭合或断开的机械开关，但请注意，借助适当的电流检测电路，控制器也可以调节电流。浪涌限制（热插拔）、过载/短路保护(eFuse)和欠压/过压(UV/OV)等重要功能，均可利用已有的相同功率MOSFET来实现。

　　如图㊣3所示，当电路板插入背板（主系统电源和备用电池所在的板）时，系统板需要热插拔功能来限制给输入电容C充电时的浪涌电流。这种热插拔功能通过检㊣测和控制流过图2中Q2的电流来实现。

　　此功能可保护系统免受过流或短路情况的✅影响。使用图2中相同的Q2，可监测、限制和关断流经Q2的电流。eFuse应用中的限流阈值精度对于优化系统功耗预算非常重要。

　　控㊣制器持续监测电源电压。欠压保护(UVLO)使Q2（图2）保持安全关断状态，直至电源电压上升到其最低工作电平（本例中为19.2 V✅）以上。当输入瞬态电压超过设定的最大电平（本例中选择电压值30 V）时，过压保护(OV)功能就会将Q2关断。

　　参考图2，这是Q1在电压VA和VB反转并使VB大于VA之后关断的时间。此反向电流响应时间tR必须很小(100 ns)，以防反向㊣电流从VB流回VA。在该系统中，当主导电源VS（在驱动负载时）关断、瞬变至较低电压或短路时，电压可能反向。在这种情况下，tR防止反向电流从板电容C或从备用电池流回VS，或者尽可能减小反向电流。

　　在没有备用电池的系统中（图8），电容C提供备用电㊣源，通常称其为保持电容。在这种配置中，VS上的瞬态过压㊣条件会触发Q2（图8）关断。电容提供必要的电力以保㊣持系统运行，同时其电压因放电而下降。当VS回到正常工作范围时，Q2重新导通。Q2重新导通的时间tON必须很短，使电容压降尽✅可能低。图9显示了一个相对比较结果，在保持电容量相同的情况下，一半tON可将压降降低一半。

　　我们研究了不同功能二极管是干什么的，如源选择器、热插拔、eFuse、UV/OV和关键规格，目的是防范常见的系统故障，增强系统鲁棒性。使用许多单一功能IC来实现所有这些功能会很麻烦。这种解决方案很复杂，需要许多元器件。MAX17614是一款全新的高集成度解决方案，通过单个IC即可实现高性能理想二极管功能以及许多其他功能，从而为电源系统提供全面保护。该器件的工作电压范围为4.5 V至60 V，提供3 A输出，具有理想二极管/优先电源选择器功能，以及可调限流、热插拔、eFuse、UV和OV保护功能。图10和图11分别显示了MAX17614在ORing应用和优先电源选择器应用中的简化原理图。

　　背靠背MOSFET解决方案可提供更多系统控制功能，如源选择、热插拔、eF㊣use、UV/OV等。使用单一功能IC的组合来提供完整系统保护的传统解决方案既复杂又麻烦。我们研究了UPS备用电源应用，并简要介㊣绍了一种理想二极管解决方案，该解决方案还将其他需要的功能集成到单个IC中，以实现整体系统保护。