为反向极性保护设计一个电路

　　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保护出现时的功率损耗。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保护，而这一保护功能通常由二极管或MOSFET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模块直接连接至汽车电池，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模块需要受到反向电压保护，而反向电压是与错误搭线启动过程相关的常见问题。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模块来说，二极管也许更加实用，而对于所需电流大于2-3A的模块，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保护功能。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。