一种理想二极管电路制造技术

本发明专利技术公开了一种理想二极管电路，包括MOS管M1、体二极管D1、检测和驱动电路，所述MOS管M1串接于输入供电回线或者输入供电正线上，所述体二极管D1与所述MOS管M1并联连接，所述检测和驱动电路与所述MOS管M1连接。发明专利技术只采用少量的基础元器件就可以实现理想二极管的功能，不需要复杂及专用的控制芯片，不需要额外的辅助供电电源，电路简单可靠、成本低、性能稳定、适用范围广。非常适合应用于低成本、小体积、高可靠的场合。高可靠的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种理想二极管电路


[0001]本专利技术涉及理想二极管
，尤其涉及一种分立器件构成的理想二极管电路。

技术介绍

[0002]二极管广泛应用于电源系统的设计之中，为输入供电提供各种保护功能。例如功率二极管可以用于用电设备的输入供电端口，提供输入电压防反接保护。
[0003]如图1和图2所示，一个内部具有电池供电的设备，当外部供电电压高于电池电压时，二极管导通，外部供电可以为电池充电、为负载供电。当外部供电电压低于电池电压时，二极管截止，外部供电无法为电池和负载供电，设备依靠电池供电。图1中二极管位于输入高电位，图2中二极管位于输入低电位。
[0004]此外，如图3所示，多路输出电源还可以通过二极管并联在一起，提供系统的冗余备份。
[0005]在很多应用场合，肖特基二极管被用来替代二极管实现上述的各种功能。因为肖特基二极管的导通压降比普通二极管更小，可以减小导通损耗。然而，当电流继续增大时，肖特基二极管上的功率损耗也会显著增加，这会降低系统的转换功率、增大散热面积，降低系统的功率密度，因此限制了它的使用范围。
[0006]此外，肖特基二极管还存在高温时反向漏电流过大的问题。为解决以上问题，人们设计了用MOSFET管(以下简称MOS管)替代二极管的理想二极管电路，用于进一步降低肖特基二极管的导通损耗，并且得到了广泛的应用。
[0007]由于理想二极管的突出优势，目前已经有很多种类的理想二极管电路。现有技术一般可以分为以下几个种类：
[0008]第一类为用电阻稳压管等分立器件搭建的理想二极管电路，如图4所示。
[0009]用简单的电阻分压产生MOS管所需的门极开启电压，并通过稳压管对此开启电压进行稳压，防止其上电压过高，损害到MOS管。此种电路在应用中的一个限制是门极开启电压由分压电阻获得，其应用范围受到限制。当外部供电电压较低时，分压电压不足以开启MOS管，理想二极管无法工作。当外部供电电压较高时，需要稳压管持续工作，保持其门极电压不至于过高，这会增大电路的功率损耗。例如当外部供电电压的最小值为5V时，普通mos管在此电压下是无法可靠导通的，需要选择低门极开启电压的MOS管，这种类型的MOS管价格较高，导通内阻较大，可选择种类也较少。而且即使选择了此类MOS管，当外部供电电压提高到10V以上时，稳压管上的功耗就会显著提高，发热增大，无法长时间可靠工作。以上原因限制了该电路的应用范围。除了图4所示的P型MOSFET之外，也可以采用N型MOSFET。
[0010]第二类理想二极管电路是基于专用集成芯片实现的，只需外部配置一个MOS管和少量元器件就可以实现一个理想二极管。目前，很多半导体厂家都推出了此类芯片，包括Ti、Linear、AD等。这类电路功能完善，性能优异。除了能实现理想二极管功能之外，还可以实现开关机、保护等功能。此类芯片的缺点是售价较高，而且不同厂家的产品功能和封装均
有缺别，替换难度大。如果在设计中选用了一种芯片，那么对该厂家产品的依赖就较为严重，更换难度大。一旦芯片厂商的价格和供货量出现问题，对用户的影响是很大的。如图5所示的LM74700典型应用电路，图6是此芯片的内部逻辑电路。
[0011]此外，还有将MOS管和控制芯片集成在一起的(如图7所示LM66100典型应用电路)，产品集成度较高，性能稳定可靠，使用简单。但是仍然存在供货风险问题，此外，由于器件都已经集成在一起了，那么设计时的灵活度就没那么高了，应用范围受到限制。

技术实现思路

[0012]本专利技术的主要目的在于提供一种理想二极管电路，旨在实现采用少量的基础元器件实现理想二极管的功能，不需要复杂及专用的控制芯片，不需要额外的辅助供电电源。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提出一种理想二极管电路，包括MOS管M1、体二极管D1、检测和驱动电路，所述MOS管M1串接于输入供电回线或者输入供电正线上，所述体二极管D1与所述MOS管M1并联连接，所述检测和驱动电路与所述MOS管M1连接。
[0014]本专利技术进一步地技术方案是，所述MOS管M1串接于所述输入供电回线上，所述MOS管M1为N型MOS管，所述检测和驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管Q1和NPN型三极管Q2，其中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3的一端分别连接所述输入供电正线的正极，所述电阻R1的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的集电极、所述MOS管M1的门极，所述电阻R2的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的基极和所述NPN型三极管Q2的基极，所述NPN型三极管Q1的发射极连接所述MOS管M1的源极，所述NPN型三极管Q2的发射极连接所述MOS管M1的漏极，所述MOS管M1的漏极连接所述输入供电回线的负极。
[0015]本专利技术进一步地技术方案是，所述MOS管M1串接于所述输入供电回线上，所述MOS管M1为N型MOS管，所述检测和驱动电路包括电阻R1、电阻R
B
、电阻R
P
、电阻R
L
、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2，其中，所述电阻R1和电阻R
B
的一端分别连接所述输入供电正线的正极，所述电阻R1的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的集电极、所述MOS管M1的门极，所述电阻R
B
的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的基极、所述PNP型三极管Q2的发射极，所述NPN型三极管Q1的发射极、所述PNP型三极管Q2的集电极分别连接所述MOS管M1的源极，所述PNP型三极管Q2的连接于所述电阻R
P
的一端，所述电阻R
P
的另一端分别连接所述MOS管M1的漏极、所述电阻R
L
的一端，所述电阻R
L
的另一端连接所述输入供电回线的负极。
[0016]本专利技术进一步地技术方案是，所述MOS管M1串接于所述输入供电回线上，所述MOS管M1为N型MOS管，所述检测和驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R
L
、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2，其中，所述电阻R1的一端、所述PNP型三极管Q2的发射极分别连接所述输入供电正线的正极，所述电阻R1的另一端分别连接所述MOS管M1的门极、所述PNP型三极管Q1的发射极，所述PNP型三极管Q1的基极分别连接所述PNP型三极管Q2的集电极、所述电阻R2的一端，所述PNP型三极管Q1的集电极、所述电阻R2的另一端分别连接所述MOS管M1的源极，所述PNP型三极管Q2的基极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端分别连接所述MOS管M1的漏极、所述电阻R
L
的一端，所述电阻R
L
的另一端连接所述输入供电回线的负极。
[0017]本专利技术进一步地技术方案是，所述MOS管M1串接于所述输入供电正线上，所述MOS管M1为P型MOS管，所述检测和驱动电路包括PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、电阻R1、电阻
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种理想二极管电路，其特征在于，包括MOS管M1、体二极管D1、检测和驱动电路，所述MOS管M1串接于输入供电回线或者输入供电正线上，所述体二极管D1与所述MOS管M1并联连接，所述检测和驱动电路与所述MOS管M1连接。2.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述MOS管M1串接于所述输入供电回线上，所述MOS管M1为N型MOS管，所述检测和驱动电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型三极管Q1和NPN型三极管Q2，其中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3的一端分别连接所述输入供电正线的正极，所述电阻R1的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的集电极、所述MOS管M1的门极，所述电阻R2的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的基极和所述NPN型三极管Q2的基极，所述NPN型三极管Q1的发射极连接所述MOS管M1的源极，所述NPN型三极管Q2的发射极连接所述MOS管M1的漏极，所述MOS管M1的漏极连接所述输入供电回线的负极。3.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述MOS管M1串接于所述输入供电回线上，所述MOS管M1为N型MOS管，所述检测和驱动电路包括电阻R1、电阻R
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、电阻R
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、电阻R
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、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2，其中，所述电阻R1和电阻R
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的一端分别连接所述输入供电正线的正极，所述电阻R1的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的集电极、所述MOS管M1的门极，所述电阻R
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的另一端分别连接所述NPN型三极管Q1的基极、所述PNP型三极管Q2的发射极，所述NPN型三极管Q1的发射极、所述PNP型三极管Q2的集电极分别连接所述MOS管M1的源极，所述PNP型三极管Q2的连接于所述电阻R
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【专利技术属性】
技术研发人员：佟强，刘贺，魏志丽，王新伟，穆校江，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：