理想二極管是什么二極管？深度解析內部實現邏輯！

原文授權自公眾號：24c01硬件電子

大家好啊，想必大家一定見過下圖的這個經典的電路圖，這個圖在樹莓派3B的電路板上有使用，從原理圖的注釋也很容易猜到，這是電路是分立器件搭建的一個理想二極管電路，它實現的功能是單向導通，即防止電路板的電流出去，防止倒灌燒毀外部USB之類的。下圖是樹莓派3B的原理圖中的這個電路：

那么為了大家不知道理想二極管是什么，我先介紹一下理想二極管的特性：

理想二極管是一種理想化的二極管模型，其特點是正向導通時幾乎沒有壓降，反向阻斷時電流幾乎為零，實現了單向導電功能。在電路中，它類似一個開關，只允許電流從正極流向負極，而阻止反向流動，從而保護電路免受反向電流損害。

那么本期并不是分析這個樹莓派3B上的理想二極管電路，因為其具有一定的局限性，即電流受Q3管子的Ids限制，以及輸出電壓受到MOS管Vgs限制，以及對U14的兩顆PNP三極管的匹配度有很強相關，并且還有一個局限性就是我計算算暈了。

本期要分析的是一個有一定集成度的理想二極管芯片MPQ5852，支持5~36V的輸入電壓，其典型應用圖如下所示：

乍看這么多外圍器件，不要怕，待我們一起來慢慢解析。我們可以先看一下內部框圖，然后可以有助于我們理解典型應用框圖：

相信這樣標注出來應該大家就可以看懂內部邏輯了吧，也知道典型應用圖是怎么一回事了吧。好的那么本期的推文就到此結束，感謝大家的觀看~（哈哈，假裝搞完了）

那么從原理框圖我們應該看出來了大體的邏輯，就是判斷+控制+驅動+使能四個部分。使能的話大家都很懂，高電平低電平控制開關，很簡單。檢測的話分為三個，第一個是錯誤的輸出狀態FT管腳如果欠壓了等會輸出低電平（開漏需要外部上拉）。然后負載電壓檢測，當比設定電壓VMIN UV falling threshold低的時候就輸出低電壓。然后是BVM是作為Source電壓檢測輸出，當低于內部VUV_BVM_F的時候輸出低電平。

然后VS管腳是作為一個模擬量輸出，其和Source電壓有一個倍率關系（可能內部集成了電阻分壓吧），下圖是VS的規格書截圖：

這個也是在典型應用圖中VS需要外接RC濾波器的原因，因為VS是一個模擬量輸出，可以連接到單片機的ADC端口檢測Source電壓：

然后我們再分析最最好玩的部分，就是這個驅動部分。這部分我感覺是這個芯片設計的最好玩的部分。從剛才分析的芯片原理框圖我們可以看到，在其內部是有一個開關電源在的，那么為什么這個芯片內部需要一個開關電源呢？這不是一個理想二極管芯片嗎？

其實這個也很好理解，就是他要造一個浮在Source上的一個電壓，這樣才能驅動NMOS來做理想二極管。不知道你有沒有注意到，這個理想二極管的控制MOS管并非我們常用的PMOS，而是一個NMOS哦~

我就用我抽象的畫筆畫一下電流路徑，可以看到當這個開關電路工作的時候就是這樣，先通過藍色路徑充電給電感，然后綠色續流路徑給電容充電。由于C2的上端是Drain的電壓，所以電容的下端的電壓自然就被抬上去了（浮起來了），然后這個電容的電再給芯片內部的MOS管驅動電路供電，這樣自然而然的就可以驅動NMOS啦~

這樣是不是就清楚了？真是一個奇妙的設計哈哈！這樣浮地就可以驅動NMOS做上管控制電源啦~

然后就是最后一部分，就是輸入電壓的判斷部分，這個也是理想二極管的邏輯控制部分（讓電路像一個二極管一樣工作），我們可以看到這個NMOS的驅動部分采用了三個比較器，我理解的是當源極Source電壓大于漏極電壓20mV，內部穩壓器就可以工作。然后當漏極電壓大于源極電壓75mV就快速打開NMOS。當漏極電壓小于源極電壓4mV就關斷NMOS。這樣邏輯就和二極管一致了。并且由于是使用的MOS管，其可以保證優秀的低壓降特性20mV（這個是普通二極管無法達到的）

那么本期的分享就到此結束咯~

關于這顆理想二極管控制芯片的其他情況我丟一篇MPS論壇文章在閱讀原文，大家可以點擊一下把自己嗖地傳送過去MPS的工程師寫的哦，很詳細！

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