反向电流阻断电路设计

反向电流是指系统输出端的电压高于输入端的电压,导致电流反向流过系统。

来源:
1. MOSFET用于负载切换应用时,体二极管变为正向偏置。
2. 当电源从系统断开时,输入电压突然下降。

需要考虑反向电流阻断的场合:
1. 功率多路复用供电采用MOS控制时
2. ORing控制。ORing与功率多路复用类似,不同之处在于,不是选择一个电源为系统供电,而是始终使用最高电压为系统供电。
3. 断电时,特别是输出电容比输入电容大得多的时候,电压下降得慢。

危害:
1. 反向电流会损坏内部电路和电源
2. 反向电流尖峰还会损坏电缆和连接器
3. MOS的体二极管功耗上升甚至损坏

优化方法:
1. 采用二极管
二极管,特别是肖特基二极管,天然具有反向电流和反极性保护的功能,但是成本高,反向漏电流大,需要散热。
2. 采用背对背的MOS
两个方向都可以阻断,但是占板面积大,导通阻抗大,成本高。
下图中,控制三极管导通时,其集电极为低,两PMOS导通,当三极管关断时,若输出比输入高,右侧MOS体二极管导通,使得其D级为高,使得G级为高,左侧MOS体二极管不通,同时由于MOS的VSG为体二极管压降达不到门槛电压,所以两MOS关断,这样阻断输出到输入的电流。

3. 反向MOS
反向MOS虽然可阻断输出到输入的反电流,但缺点是从输入到输出总有一条体二极管通路,而且不够智能,当输出大于输入时,不能关断MOS,还需加电压比较电路,所以就有了后来的理想二极管。

4. 负载开关
5. 多路复用
多路复用:从两个或更多个输入电源之间选择其中一个为单个输出端供电。
6. 理想二极管
形成理想二极管有两个目标,一个是模拟肖特基,二是必须有输入输出比较电路,来使其反向关断。

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