高可用性系統(tǒng)通常使用并行電源或電池饋電來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余并增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。傳統(tǒng)上，肖特基ORing二極管用于在負(fù)載點(diǎn)連接這些電源，并防止回饋到故障電源中。不幸的是，這些二極管的正向壓降降低了可用的電源電壓，并在高電流下消耗了大量功率——需要昂貴的散熱器和精心設(shè)計(jì)的布局來(lái)保持二極管冷卻。

當(dāng)考慮功耗時(shí)，肖特基二極管可以用基于MOSFET的理想二極管代替。這降低了壓降和功耗，從而降低了熱布局的復(fù)雜性、尺寸和成本，提高了系統(tǒng)效率。LTC4355、LTC4357 和 LTC4358 為各種應(yīng)用提供了基于 MOSFET 的理想二極管解決方案 — 選擇取決于應(yīng)用的電流和工作電壓。 表 1 比較了這些設(shè)備。

理想二極管比肖特基二極管更易于使用

特別值得一提的是 LTC4358，它包括一個(gè)內(nèi)部 20mΩ MOSFET 作為調(diào)整元件。無(wú)需外部元件。IN引腳是MOSFET的源極，其作用類似于二極管的陽(yáng)極，而漏極則表現(xiàn)為陰極，如圖12所示的5V/1A應(yīng)用。首次通電時(shí)，負(fù)載電流最初流過(guò) MOSFET 的體二極管。MOSFET 的柵極得到增強(qiáng)并導(dǎo)通，以保持 25mV 的正向壓降。如果負(fù)載電流導(dǎo)致超過(guò)25mV的壓降，則MOSFET完全導(dǎo)通，正向壓降等于RDS（ON）?我負(fù)荷.如果負(fù)載電流反轉(zhuǎn)（在輸入短路期間可能發(fā)生），則 LTC4358 通過(guò)在不到 0.5μs 的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷內(nèi)部 MOSFET 來(lái)做出響應(yīng)。

圖1.12V/5A 理想二極管無(wú)需外部元件。

省電與肖特基二極管的比較

與采用 SMC 封裝的 B530C 肖特基二極管相比，LTC4358 的 DE14 （4mm × 3mm） 封裝尺寸僅為四分之一，而且壓降和功耗也小得多，如圖 2 所示。理想二極管的壓降降低也會(huì)增加負(fù)載電壓，從而降低在電源中斷期間保持輸出所需的電容。肖特基器件在 5A 時(shí)的功耗為 2W，而 LTC0 的功耗為 5.4358W。功耗僅為四分之一，提高了系統(tǒng)效率，簡(jiǎn)化了PCB布局，無(wú)需昂貴且笨重的散熱器。

圖2.LTC4358 理想二極管采用一個(gè) 5A B530C 肖特基二極管。LTC4358 在壓降、功率損耗和封裝尺寸方面輕松取勝。

印刷電路板布局

如上所述，由于功耗僅為肖特基的四分之一，因此采用 LTC4358 的熱布局要容易得多。大部分熱量通過(guò)漏極/裸露焊盤(pán)逸出器件，而一些熱量則通過(guò)IN引腳排出。最大化這些連接的銅會(huì)增加允許的最大電流。圖 3 顯示了采用 DFN 封裝的 1“ ×1” 單面 PCB 的最佳布局。連接到 LTC4358 上方和下方裸露焊盤(pán)的銅有助于消除封裝中的熱量。如果您使用的是雙面 PCB，請(qǐng)使用 LTC4358 下方的過(guò)孔將熱量傳遞到 PCB 底部的銅，從而將最大電流增加 10%。使用圖4確定指定電流和環(huán)境溫度所需的銅面積。

圖4.最大二極管電流與PCB面積的關(guān)系

結(jié)論

LTC?4358 是一款基于 MOSFET 的理想二極管，可在 5V 至 9.26V 應(yīng)用中直接取代一個(gè) 5A 肖特基二極管。LTC4358 在壓降、功率損耗和封裝尺寸方面將肖特基性能提高了 <> 倍，從而顯著縮小了熱布局并改善了整體性能。此外，PCB布局的簡(jiǎn)單優(yōu)化增加了最大電流，無(wú)需散熱器。

審核編輯：郭婷