理想二极管是什么二极管？深度解析内部实现逻辑

大家好啊，想必大家一定见过下图的这个经典的电路图，这个图在树莓派3B的电路板上有使用，从原理图的注释也很容易猜到，这是电路是分立器件搭建的一个理想二极管电路，它实现的功能是单向导通，即防止电路板的电流出去，防止倒灌烧毁外部USB之类的。下图是树莓派3B的原理图中的这个电路：

那么为了大家不知道理想二极管是什么，我先介绍一下理想二极管的特性：

理想二极管是一种理想化的二极管模型，其特点是正向导通时几乎没有压降，反向阻断时电流几乎为零，实现了单向导电功能。在电路中，它类似一个开关，只允许电流从正极流向负极，而阻止反向流动，从而保护电路免受反向电流损害。

那么本期并不是分析这个树莓派3B上的理想二极管电路，因为其具有一定的局限性，即电流受Q3管子的Ids限制，以及输出电压受到MOS管Vgs限制，以及对U14的两颗PNP三极管的匹配度有很强相关，并且还有一个局限性就是我计算算晕了。

本期要分析的是一个有一定集成度的理想二极管芯片MPQ5852，支持5~36V的输入电压，其典型应用图如下所示：

乍看这么多外围器件，不要怕，待我们一起来慢慢解析。我们可以先看一下内部框图，然后可以有助于我们理解典型应用框图：

相信这样标注出来应该大家就可以看懂内部逻辑了吧，也知道典型应用图是怎么一回事了吧。好的那么本期的推文就到此结束，感谢大家的观看~（哈哈，假装搞完了）

那么从原理框图我们应该看出来了大体的逻辑，就是判断+控制+驱动+使能四个部分。使能的话大家都很懂，高电平低电平控制开关，很简单。检测的话分为三个，第一个是错误的输出状态FT管脚如果欠压了等会输出低电平（开漏需要外部上拉）。然后负载电压检测，当比设定电压VMIN UV falling threshold低的时候就输出低电压。然后是BVM是作为Source电压检测输出，当低于内部VUV_BVM_F的时候输出低电平。

然后VS管脚是作为一个模拟量输出，其和Source电压有一个倍率关系（可能内部集成了电阻分压吧），下图是VS的规格书截图：

这个也是在典型应用图中VS需要外接RC滤波器的原因，因为VS是一个模拟量输出，可以连接到单片机的ADC端口检测Source电压：

然后我们再分析最最好玩的部分，就是这个驱动部分。这部分我感觉是这个芯片设计的最好玩的部分。从刚才分析的芯片原理框图我们可以看到，在其内部是有一个开关电源在的，那么为什么这个芯片内部需要一个开关电源呢？这不是一个理想二极管芯片吗？

其实这个也很好理解，就是他要造一个浮在Source上的一个电压，这样才能驱动NMOS来做理想二极管。不知道你有没有注意到，这个理想二极管的控制MOS管并非我们常用的PMOS，而是一个NMOS哦~

我就用我抽象的画笔画一下电流路径，可以看到当这个开关电路工作的时候就是这样，先通过蓝色路径充电给电感，然后绿色续流路径给电容充电。由于C2的上端是Drain的电压，所以电容的下端的电压自然就被抬上去了（浮起来了），然后这个电容的电再给芯片内部的MOS管驱动电路供电，这样自然而然的就可以驱动NMOS啦~

这样是不是就清楚了？真是一个奇妙的设计哈哈！这样浮地就可以驱动NMOS做上管控制电源啦~

然后就是最后一部分，就是输入电压的判断部分，这个也是理想二极管的逻辑控制部分（让电路像一个二极管一样工作），我们可以看到这个NMOS的驱动部分采用了三个比较器，我理解的是当源极Source电压大于漏极电压20mV，内部稳压器就可以工作。然后当漏极电压大于源极电压75mV就快速打开NMOS。当漏极电压小于源极电压4mV就关断NMOS。这样逻辑就和二极管一致了。并且由于是使用的MOS管，其可以保证优秀的低压降特性20mV（这个是普通二极管无法达到的）

那么本期的分享就到此结束咯~

关于这颗理想二极管控制芯片的其他情况我丢一篇MPS论坛文章在阅读原文，大家可以点击一下把自己嗖地传送过去MPS的工程师写的哦，很详细！

原文授权自公众号：24c01硬件电子 在此特别鸣谢！

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