本文主要是針對電池反向保護二極管控制器LM74700的浪涌防護方案，采用湖南靜芯研發(fā)TDS浪涌保護器件對芯片進行浪涌防護，保護設備免受電氣系統(tǒng)中的浪涌電壓或浪涌電流的損害，確保設備的安全性。

一、LM74700介紹

LM74700是一款符合汽AEC Q100標準的理想二極管控制器，與外部 N 溝道 MOSFET 配合工作，可作為理想二極管整流器利用20mV正向壓降實現(xiàn)低損耗反向保護。3.2V 至 65V 的寬電源輸入范圍可實現(xiàn)對眾多常用直流總線電壓（例如：12V、24V 和48V汽車電池系統(tǒng)）的控制。3.2V輸入電壓支持適用于汽車系統(tǒng)中嚴苛的冷啟動要求。該器件可耐受低至–65V 的負電源電壓，并提供負載保護。該器件通過控制 MOSFET 的柵極將正向壓降調(diào)節(jié)至 20mV。該電流調(diào)節(jié)方案可在反向電流事件中支持平穩(wěn)關機，并確保零直流反向電流。該器件能夠快速 (< 0.75μs) 響應反向電流阻斷，因此適用于在 ISO7637 脈沖測試以及電源故障和輸入微短路條件下要求保持輸出電壓的系統(tǒng)。

二、TDS器件介紹

TDS(平緩鉗位浪涌抑制器)具有精準且恒定的觸發(fā)電壓、優(yōu)異的鉗位性能及穩(wěn)定的溫度特性，可為系統(tǒng)提供更全面保護。當 EOS 事件來臨時，瞬態(tài)電壓攀升至超過集成精密觸發(fā)器所設定的擊穿電壓（VBR）閾值，觸發(fā)電路精確的開啟內(nèi)置泄流場效應晶體管，有效的將瞬態(tài)高壓與大電流安全釋放到地。由于TDS的內(nèi)置泄流場效應晶體管具有極低的導通電阻，其鉗位電壓在額定峰值脈沖電流范圍內(nèi)幾乎是恒定的。

在選擇浪涌防護器件時，許多工程師會優(yōu)先選擇TVS二極管，實際上大電流TDS芯片在成本和性能、面積上比TVS更具優(yōu)勢。TDS器件的優(yōu)勢如下：

1. 在提供相同保護的情況下，TDS耗散浪涌能量較小，能通過自身特性將過壓與過流事件高效泄放到地，從而避免增加自身熱損耗。

2. TDS器件體積小巧，結構緊湊，為硬件工程師設計高度集成型解決方案提供了更優(yōu)選擇。如果應用需要超過單個TDS器件所能提供的特定鉗位電壓， 可以將多個TDS器件串聯(lián)，提供了更多的靈活性。

3. TDS器件的鉗位電壓通常比傳統(tǒng)TVS保護設備的鉗位電壓低30%，減少了系統(tǒng)的電氣應力，可以更好的保護后端IC，也為系統(tǒng)中的其他組件創(chuàng)造了更大的安全余量。

4. TDS器件在額定峰值脈沖電流范圍內(nèi)擁有幾乎恒定的鉗位電壓。傳統(tǒng)TVS二極管的箝位電壓隨著峰值脈沖電流的增加而增加，而TDS器件的鉗位電壓在最大峰值脈沖電流之前幾乎保持不變。

5. TDS器件的鉗位電壓在工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，而傳統(tǒng)TVS二極管的鉗位電壓隨溫度變化。TDS器件擁有卓越的耐用性，在工作規(guī)格內(nèi)性能不會下降，仍能保證低漏電和高鉗位電壓。

三、應用方案

圖1 應用方案

LM74700QDBVTQ1與外部 N 溝道 MOSFET 配合工作，可作為理想二極管整流器利用20mV正向壓降實現(xiàn)低損耗反向保護。通過控制 MOSFET 的柵極將正向壓降調(diào)節(jié)至 20mV。該電流調(diào)節(jié)方案可在反向電流事件中支持平穩(wěn)關機，并確保零直流反向電流。其輸出通過工作在過壓保護模式的平緩鉗位浪涌抑制器（TDS）ESTVS1400DRVR來防止過壓

ESTVS1400DRVR是湖南靜芯新推出的TDS平緩浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD) 規(guī)范，在 ±30kV（空氣）和 ±30kV（接觸）下提供瞬變保護，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引腳封裝。ESTVS1400DRVR通常用于保護工作電壓為12V、14V的系統(tǒng)，器件的觸發(fā)電壓典型值為17.2V，額定瞬態(tài)峰值脈沖電流可達60A(tp=8/20μs)，鉗位電壓VC為20V以內(nèi)。

四、器件電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表1 ESTVS1400DRVR電氣特性表

五、總結與結論

LM74700作為常用的反向保護二極管，浪涌防護十分關鍵。TDS芯片的鉗位性能優(yōu)異、溫度特性穩(wěn)定，在汽車和工業(yè)控制領域?qū)袠O大的應用前景和市場。湖南靜芯同時推出14V、18V、22V、27V、33V等各種電壓等級的TDS平緩浪涌抑制器，可為系統(tǒng)提供更全面保護。

審核編輯 黃宇