【导读】反向极性解决方案被看成是一个迫不得已、不得不做的事情。例如，在汽车系统中，搭线启动期间，防止电池反接或者电缆反向连接很重要，然而系统设计人员也必须忍受反向极性?；こ鱿质钡墓β仕鸷?。通常情况下，一提到防止反向极性情况，工程师的脑海中首先想到的就是二极管。
你是不是觉得有些奇怪，孩子的玩具在装上电池后不工作，但是当你把电池的方向调过来后，玩具突然就好了？嗯，这就是反向极性电路起到的作用，一个简单的二极管就能使你的孩子开心一整天。
现在，我们为什么不能将一个二极管用于需要反向极性保护的所有应用呢？传统二极管上有0.7V的压降，而二极管上的功率损耗为V x I。想象一个要求5A电源的应用。如果使用一个肖特基二极管，那么功率损耗大约为3.5W。除了功率耗散，电路中的可用电压为电源电压减去二极管压降。
在工业和汽车应用中，大多数前端接口要求反向极性?；ぃ庖槐；すδ芡ǔＳ啥芑騇OSFET提供。由于它不需要电荷泵，p通道MOSFET一直用于高电流应用。然而，p通道MOSFET的Rds(on) 在低输入电压时变得过高，并且它不能防止反向电流流回到输入端。为了减少静态电流，它还需要额外的电路和信号将其关闭。我们在随后会讨论p通道MOSFET在使用时的其它弊端。
那么我们该如何使用一个简单的n通道MOSFET，并确保我们无需任何的额外电路，而且要使其运行方式与一个二极管的运行方式完全一样，而又不产生功率损耗呢？
这时就有一个智能二极管控制器出现在我们面前，即LM74610-Q1。由于汽车中的很多电子控制?？橹苯恿又疗档绯?，所以这款器件在汽车应用中越来越受到欢迎。任何一个连接至电池的?？樾枰艿椒聪虻缪贡；ぃ聪虻缪故怯氪砦蟠钕咂舳滔喙氐某＜侍?。图1中显示的是一个针对汽车前端系统的应用电路。LM74610-Q1智能二极管控制器，连同一个n通道MOSFET和电荷泵电容器，组成了智能二极管解决方案。
图1：LM74610-Q1智能二极管控制器和n通道MOSFET的典型用例。
对于那些具有低电流要求的?？槔此?，二极管也许更加实用，而对于所需电流大于2-3A的?？?，大多数设计人员将使用一个p通道MOSFET来在反向电压情况出现时提供?；すδ?。然而，这样的控制电路比较复杂，并且高电流p通道MOSFET也比较昂贵，并且会增加总体系统成本。P通道MOSFET常见的Rds(on) 会在低输入电压时急剧上升，而这一情况在启停应用中很常见。如图2所示，实验室测试已经证明，在低输入电压时，p通道MOSFET具有比肖特基二极管更低的热性能。P通道MOSFET也没有反向电流切断，从而在电压中断、热启动、冷启动和启停情况等典型汽车条件导致的任何输入下降期间，攫取大量的电容器电压。
图2：智能二极管控制器（加上n通道MOSFET）与p通道MOSFET的性能比较图。
ORing应用也需要二极管或MOSFET。汽车领域最近的一个趋势就是使用冗余电池连接—通常为两条已安装保险装置的电源路径—将这两条电源路径置于针对安全关键应用的?？橹小＝艏焙艚邢低?(E-call) 盒子包含用于正常运行的汽车电池的冗余电源，以及一个备用应急电池，以应对主电池连接脱离的情况。
低电流模块通常将二极管用于ORing。高电流ORing应用需要更加复杂的电路，其中具有很多相关的分立式组件和大型多引脚封装。汽车和工业应用很重视可靠性，从而使设计人员尽可能地减少组件和引脚数量，以降低故障率。
在需要低静态电流流耗的应用中，针对输入?；さ囊越拥匚嫉纳杓品桨覆⒉荒敲词涤谩Ｆ蹬欧疟曜己统盗局惺吭嚼丛蕉嗟牡缱幽？橐丫怨乇蘸徒油ㄗ刺碌牡缌魈岢隽烁友细竦脑に阋蟆ＭǔＧ榭鱿?，每个电子模块的关闭状态可以低至100µA。这也是我们在把汽车停在机场长达2个星期之后仍然能够启动车辆的原因。
LM74610-Q1，连同一个n通道MOSFET能够更好地满足低静态电流的要求。它提供与二极管相类似的反向极性?；?，以及在正常极性条件下，类似于MOSFET的性能。由于这个器件无需任何控制信号，LM76410-Q1模拟一个双端子器件，并且不是以接地为基准的。
这个不以接地为基准的主要优势在与，LM76410-Q1消耗的静态电流为零。当施加反向电压时，MOSFET的体二极管并未接通，所以它也不会接通LM74610-Q1。当施加一个正常的极性电压时，这个体二极管导电，内部电荷泵电路以二极管的电压启动，并且生成使MOSFET接通的电压。MOSFET定期（在1%的占空比时）关闭，以重新装满电荷泵。一个受?；さ缏方?8%占空比上，以固定的时间间隔出现一个0.6V的压降。在将一个2.2µF电容器用作电荷泵电容器时，MOSFET每隔2.6s一次性关闭大约50ms。图3显示的是LM74610-Q1的方框图。
图3：LM74610-Q1方框图
二极管的一个固有属性就是阻断反向电压，并且不让反向电流流过。智能二极管控制器模拟了这个运行方式，并且在反向电流期间具有极快速的关闭时间（通常为2µs）。按照ISO7637，阻断反向电压是通过汽车应用测试的一项重要特性。ISO7637技术规格要求，在由12电源供电运行时，电子?？槎杂诟旱缪孤龀宓挠跋煲龀龆叵煊?。
对于反向电压的慢速响应会导致输出在脉冲期间变为负值，或者严重放电。如果输出变为负值或者电容器严重放电，那么下游电子元器件就有可能被损坏。为了防止严重放电，可以使用更大的大容量电容器，不过这需要更多的电路板空间，成本也会更高。实验室测试也已经证明，智能二极管控制器要比一个p通道MOSFET的结构快很多。图4显示的是对于反向极性的快速操作相应，并且如图5所示，由于使用了一个小型4.7uF输出电容器，它能够满足ISO7637脉冲1的要求。
图4：LM74610-Q1对于反向电压的响应时间。
图5：智能二极管控制器解决方案—采用4.7uF输出电容器时的ISO脉冲1。
图6：针对智能二极管实现方式的小外形尺寸 (8mm x 12mm)。
LM74610-Q1智能二极管控制器和一个n通道MOSFET组合在一起，形成了一个高效的汽车和工业前端反向极性结构，并且能够从低电流扩展至非常高的电流。图6显示的是可以实现的，用于100W解决方案的小外形尺寸 (117mm2)，它的尺寸大约为D2PAK二极管尺寸（180mm2）的60%。
其它资源：
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○ 针对具有所需汽车?；すδ艿?0W ADAS系统的系统级参考设计
○ 针对具有所需汽车保护功能的20W ADAS系统的系统级参考设计
○ 针对基于低功耗TDA3x的系统的汽车电源参考设计
○ 完整的前端汽车类反向极性和串联故障?；げ慰忌杓?/div>
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