工程師在選擇反極性解決方案時也有很多選擇。一些選擇包括二極管、P 溝道場效應(yīng)晶體管 (PFET) 和 TI 的 LM74610-Q1 加 N 溝道場效應(yīng)晶體管 (NFET)（稱為智能二極管解決方案）。在這篇文章中，我將重點(diǎn)介紹所有三種解決方案在汽車應(yīng)用方面的一些關(guān)鍵方面。

我將選擇幾個特定于應(yīng)用的參數(shù)進(jìn)行比較：熱量、動態(tài)反極性、電壓中斷、連續(xù)電源線干擾和靜態(tài)電流 (Iq) 以及泄漏電流。

1) 熱量

在二極管解決方案和 FET 解決方案之間進(jìn)行選擇時，散熱通常是決定因素。圖 1 顯示了我用來比較的電路板。智能二極管是“最酷”的解決方案，其溫升如圖 2 所示。如果輸入電壓降至 6V（類似于啟停電壓），PFET 的溫升會高得多，因?yàn)?Rdson 在較低的輸入電壓。當(dāng)然，看看二極管的溫度，你會說“哎喲”。

圖 1：用于熱比較的電路板

圖 2：10A 電流和 V IN = 6V的熱測量

2) 動態(tài)反極性

動態(tài)反極性要求主要來自標(biāo)準(zhǔn)測試要求，例如 ISO7637 和 OEM 特定要求。您可以使用二極管、PFET 和 NFET，但它們的性能與其他組件值相關(guān)。圖 3 說明了二極管和智能二極管解決方案的性能非常相似，而 PFET 解決方案的電壓變?yōu)樨?fù)值（取決于所使用的輸出電容器）。由于響應(yīng)時間較慢，您將需要更大的輸出電容器，如圖 4 所示。

圖 3：動態(tài)輸入電壓反轉(zhuǎn)，12V 至 -20V，Cout = 4.7μF，Io = 0.1A

圖 4：動態(tài)輸入電壓反轉(zhuǎn)，12V 至 -20V，Cout = 2200μF，Io = 0.1A

3) 電壓中斷

電壓中斷要求專門來自 OEM 規(guī)范，旨在模擬電池端子或模塊接線處的松散接觸。如圖 5 所示，二極管和智能二極管解決方案的性能非常相似，而 PFET 解決方案的電壓下降非常低。游戲的名稱是為小電壓中斷保持高輸出電壓。在中斷的情況下，反向電流從輸出電容器流回輸入。在二極管和智能二極管解決方案的情況下，反向電流被阻斷。PFET 允許反向電流返回，因此會耗盡輸出電容器。實(shí)際上，這意味著中斷事件的保持時間更短。

圖 5：電壓中斷，12V 至 0V，T = 2ms，Cout = 100μF，Io = 0.1A

4) 電源線干擾/疊加交流電壓

持續(xù)的電力線干擾要求來自交流發(fā)電機(jī)在直流電壓上產(chǎn)生噪聲/交流紋波的事實(shí)。如果不阻斷反向電流，不同頻率的交流紋波會導(dǎo)致高紋波電流。高紋波電流的后果是電解電容器的可靠性較低和溫升較高。圖 6 顯示了紋波電流的差異：二極管為 5KHz，智能二極管解決方案為 7A，PFET 為 25A。

圖 6：疊加交流電壓，2V 峰峰值在 5KHz 和 Io = 3A

5) 靜態(tài)電流

靜態(tài)電流對于汽車應(yīng)用來說意義重大。一個完整的模塊允許的最大待機(jī)電流 (Iq) 為 100μA。智能二極管解決方案模擬了一個 Iq 為零的二極管。使用 PFET 解決方案時，Iq 可能會高于 100μA，除非您使用額外的電路來關(guān)閉柵極驅(qū)動偏置。

6) 漏電流

在大多數(shù)單輸入應(yīng)用中，漏電流經(jīng)常被忽視。它如何在現(xiàn)實(shí)世界的場景中發(fā)揮作用有時令人困惑。讓我們以兩個二極管的 ORing 應(yīng)用為例。如果其中一個輸入關(guān)閉，您會認(rèn)為此時的電壓為零。然而，由于一些泄漏電流，來自輸出的電壓會泄漏回輸入，您會在那里看到一些電壓。如果您從輸入中汲取的電流大于泄漏規(guī)格，則電壓將降至零。肖特基二極管在 25 ° C 時漏電流較低，但在高溫下會高得多。例如，一個 MBR1545 二極管在 25 ° C 時漏電流為 1.5μA，在 125 ° C 時漏電流為1mAC. PFET 解決方案具有無限泄漏，因?yàn)槿绻?FET 未關(guān)閉，它們允許電流流回輸入。相比之下，智能二極管解決方案在 25 ° C 時漏電流為 60μA，在 125 ° C時漏電流為110μA 。

在進(jìn)行所有這些比較之后，可以看出智能二極管解決方案（LM74610-Q1 加 NFET）優(yōu)于用于汽車應(yīng)用反極性設(shè)計的二極管和基于 PFET 的方案。正如我在開頭提到的那樣，當(dāng)您準(zhǔn)備好深入研究反極性解決方案的下一個設(shè)計時，我希望能夠?qū)χ悄芏O管解決方案進(jìn)行試駕，考慮到它帶來的各種優(yōu)勢。