一.優(yōu)點(diǎn):
1、極低功耗:導(dǎo)通壓降僅10-20mV,20A 電流下功耗降至 0.4W(較肖特基二極管降低 97%),無需額外散熱片;
2、瞬時(shí)響應(yīng):反向電流檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間< 1μs,徹底消除反向恢復(fù)浪涌,避免對(duì)后端芯片的沖擊;
3、寬域兼容:部分型號(hào)反向耐壓可達(dá)-65V,覆蓋 12V 汽車蓄電池反接(-12V)、24V 工業(yè)電源波動(dòng)等極端場(chǎng)景。
二.目前理想二極管中主流的專用控制器型號(hào)及適合場(chǎng)景
1、TI LM74700:65V 耐壓,集成過溫保護(hù),適合汽車電子電源冗余設(shè)計(jì)
LM5050-1:75V 耐壓,低靜態(tài)電流(7μA),適用于電池供電的便攜式設(shè)備;
2、榮湃Pai8150x/Pai8151x 系列:支持背靠背FET 架構(gòu)、電池反向保護(hù)及電源路徑冗余,適用于新能源汽車低壓系統(tǒng)。
3、美信MX16171:1-50V 寬輸入,支持并聯(lián)擴(kuò)展電流,工業(yè)控制冗余電源首選;
4、芯洲科技SCT53600Q:±65V 耐壓,AEC-Q101 認(rèn)證,車載 ECU、BMS 系統(tǒng)核心防護(hù)器件。
三.傳統(tǒng)二極管pk 理想二極管
如下表:
器件類型 | 正向壓降 | 功耗@20A | 反向耐壓上限 | 特點(diǎn) |
肖特基二極管 | 0.5-0.7V | 10-14W | -200V | 反接耐壓低,易擊穿 |
普通整流管 | 1.0-1.5V | 20-30W | -1000V | 功耗高,需強(qiáng)制散熱 |
PMOS | 低 | 低 | 高 | 貴, 開關(guān)在正極 |
NMOS | 低 | 低 | 高 | 便宜,但不理想, 開關(guān)在負(fù)極 |
理想二極管(NMOSFET+專用控制器) | 低 | 低 | 高 | 不貴, 且開關(guān)在正極 |
四.雷卯TVS+理想二極管12V/24V直流電源浪涌保護(hù)方案
“雙重屏障” 防護(hù)邏輯:理想二極管與TVS 的協(xié)同需滿足 “時(shí)間+能量” 雙維度配合:
理想二極管:負(fù)責(zé)反向電流阻斷(如榮湃的Pai8151系列在0.75μS內(nèi)關(guān)斷)和持續(xù)過流保護(hù)(如芯洲SCT53600Q 支持 50A 過載 10ms);
雷卯TVS:承擔(dān)正向浪涌能量泄放(響應(yīng)時(shí)間< 1ns)和電壓鉗位(雷卯TVS二極管將瞬態(tài)電壓限制在理想二極管耐壓范圍內(nèi))
12V汽車電子方案(滿足 ISO 7637-2 測(cè)試)
核心器件:
理想二極管專用控制器:榮湃Pai8150C(-55V至80V耐壓,AEC-Q100認(rèn)證);
TVS:雷卯 SM8S24CA(24V VRWM,38.9V VC,6600W 峰值功率,AEC-Q101 認(rèn)證)。
參數(shù)匹配邏輯:
VRWM=24V(1.2×12V 系統(tǒng)電壓),確保正常工作時(shí) TVS 無漏流;
VC=38.9V(
峰值電流IPP=170A(>ISO 7637-2 脈沖 5A 的 100A 需求)。
實(shí)測(cè)表現(xiàn):雷卯EMC團(tuán)隊(duì)在雷卯實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下驗(yàn)證:
脈沖5A 測(cè)試(100V 輸入,1Ω 源阻抗,300ms):鉗位電壓穩(wěn)定在38.5V;
反接測(cè)試(-12V 持續(xù) 1min):Pai8150C快速關(guān)斷,后端電路零損傷。
24V工業(yè)控制浪涌防護(hù)方案(滿足 IEC 61000-4-5 等級(jí) 3)
核心器件:
理想二極管:榮湃Pai8150C(-55V至80V耐壓);
TVS:雷卯 SMDJ26CA(26V VRWM,42V VC,3000W 峰值功率)。
參數(shù)匹配邏輯:
VRWM=26V(1.08×24V 系統(tǒng)電壓),適配工業(yè)電源波動(dòng)范圍;
VC=42V(
冗余設(shè)計(jì)可配合雷卯GDT(2R090-5S)組成兩級(jí)防護(hù),GDT 泄放 80% 浪涌電流(>2kA)。
實(shí)測(cè)表現(xiàn):2kV 浪涌測(cè)試(8/20μs 波形):系統(tǒng)壓降≤5V,后端PLC無復(fù)位;
電動(dòng)汽車12V輔助電池充電控制與浪涌綜合防護(hù)方案
電動(dòng)汽車12V輔助電池需解決 3 個(gè)問題:
1、充電時(shí)可控通斷(充滿自動(dòng)關(guān)斷,避免反向放電);
2、動(dòng)階段雙向供電(12V電池給高壓側(cè)電容預(yù)充電);
3、防護(hù)兩類浪涌:
電壓浪涌(雷擊、電源尖峰,損傷電路);
電流浪涌(啟動(dòng)時(shí)電容充電的大電流,沖擊MOSFET)。
上海雷卯方案架構(gòu):
前級(jí)TVS:鉗位瞬態(tài)過壓,雷卯采用SM8S24CA,滿足 ISO 7637-2 測(cè)試;
背靠背MOSFET(Q1+Q2):配合控制器實(shí)現(xiàn)充電路徑開關(guān)+ 雙向?qū)?/strong>;
充電路徑通:EN 信號(hào)低→Q1、Q2 導(dǎo)通→DC/DC 給電池充電;
充電路徑斷:電池充滿→EN信號(hào)高→Q1、Q2關(guān)斷→切斷電路,防反向放電。
控制器陰極(CATHODE)引腳懸空→允許能量反向流動(dòng)(比如 12V 電池給高壓側(cè)電容預(yù)充電)。
理想二極管控制器:驅(qū)動(dòng)MOSFET,內(nèi)置軟啟動(dòng)邏輯(通過外接 RC 網(wǎng)絡(luò)緩啟動(dòng))。
雷卯通過TVS+理想二極管的科學(xué)搭配,不僅能解決傳統(tǒng)二極管的功耗與可靠性痛點(diǎn),更能構(gòu)建符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的浪涌防護(hù)體系。
雷卯TVS+理想二極管方案推薦TVS料號(hào) | |||||
類型 | 型號(hào) | 描述 | 電流 | 封裝 | 應(yīng)用 |
TVS | SM8S24CA | 24V,雙向,87V 1Ω測(cè)試 | 170A | DO-218AB | 12V汽車電源P5A測(cè)試 |
TVS | 5.0SMDJ24CA | 24V,雙向,87V 2Ω測(cè)試 | 131A | SMC | |
TVS | SMCJ26CA | 26V,雙向,1500W | 35.6A | SMC | 24V工業(yè)電源浪涌防護(hù) |
TVS | SMDJ26CA | 26V,雙向,3000W | 71.3A | SMC | |
GDT | 2R090-5S | 90V,1.5PF,Bi | 5KA | 2R-5 | |
MOS | LM5D142N06 | 60V,3.1mΩ | 142A | PDFN5*6 | 理想二極管推薦的N MOSFET |
MOS | LMAK50N06 | 60V,25mΩ | 50A | TO-252 |
Leiditech雷卯電子致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)品牌,供應(yīng)ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產(chǎn)品。雷卯自建免費(fèi)實(shí)驗(yàn)室,擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì),能夠根據(jù)客戶需求提供個(gè)性化定制服務(wù),為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。
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