理想二极管+雷卯TVS:过抛负载P5A测试 功耗降97%

雷卯电子 20250908

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理想二极管=NMOS+专用控制器

一.优点:

1. 极低功耗:导通压降仅 10-20mV,20A 电流下功耗降至 0.4W(较肖特基二极管降低 97%),无需额外散热片;

2. 瞬时响应:反向电流检测响应时间 < 1μs,彻底消除反向恢复浪涌,避免对后端芯片的冲击;

3. 宽域兼容:部分型号反向耐压可达-65V,覆盖 12V 汽车蓄电池反接(-12V)、24V 工业电源波动等极端场景。

二.目前理想二极管中主流的专用控制器型号及适合场景:

1. TI LM74700:65V 耐压,集成过温保护,适合汽车电子电源冗余设计

LM5050-1:75V 耐压,低静态电流(7μA),适用于电池供电的便携式设备;

2. 荣湃 Pai8150x/Pai8151x 系列:支持背靠背 FET 架构、电池反向保护及电源路径冗余,适用于新能源汽车低压系统。

3. 美信 MX16171:1-50V 宽输入,支持并联扩展电流,工业控制冗余电源首选;

4. 芯洲科技 SCT53600Q:±65V 耐压,AEC-Q101 认证,车载 ECU、BMS 系统核心防护器件。

三. 传统二极管pk 理想二极管,如下表:

四.雷卯TVS+理想二极管,12V/24V直流电源浪涌保护方案:

“双重屏障” 防护逻辑:理想二极管与 TVS 的协同需满足 “时间+能量” 双维度配合:

理想二极管:负责反向电流阻断(如荣湃的Pai8151系列在0.75μS内关断)和持续过流保护(如芯洲 SCT53600Q 支持 50A 过载 10ms);

雷卯TVS:承担正向浪涌能量泄放(响应时间 < 1ns)和电压钳位(雷卯TVS二极管将瞬态电压限制在理想二极管耐压范围内)。

1. 12V汽车电子方案(满足 ISO 7637-2 测试)

· 核心器件:

o 理想二极管专用控制器:荣湃 Pai8150C(-55V至80V 耐压, AEC-Q100 认证);

o TVS:雷卯 SM8S24CA(24V VRWM,38.9V VC,6600W 峰值功率,AEC-Q101 认证)。

· 参数匹配逻辑:

o VRWM=24V(1.2×12V 系统电压),确保正常工作时 TVS 无漏流;

o VC=38.9V(< Pai8150C 的 80V 耐压),避免浪涌击穿 MOSFET;

o 峰值电流 IPP=170A(>ISO 7637-2 脉冲 5A 的 100A 需求)。

· 实测表现 雷卯 EMC团队在雷卯实验室环境下验证:

o 脉冲 5A 测试(100V 输入,1Ω 源阻抗,300ms):钳位电压稳定在 38.5V;

o 反接测试(-12V 持续 1min):Pai8150C 快速关断,后端电路零损伤。

2. 24V工业控制浪涌防护方案(满足 IEC 61000-4-5 等级 3)

· 核心器件:

o 理想二极管:荣湃 Pai8150C(-55V至80V耐压);

o TVS:雷卯 SMDJ26CA(26V VRWM,42V VC,3000W 峰值功率)。

· 参数匹配逻辑:

o VRWM=26V(1.08×24V 系统电压),适配工业电源波动范围;

o VC=42V(< Pai8150C 的 80V 耐压),保护驱动电路;

o 冗余设计可配合雷卯 GDT(2R090-5S)组成两级防护,GDT 泄放 80% 浪涌电流(>2kA)。

· 实测表现:2kV 浪涌测试(8/20μs 波形):系统压降≤5V,后端PLC无复位;

3.电动汽车12V辅助电池充电控制与浪涌综合防护方案:

电动汽车12V辅助电池需解决 3 个问题:

Ÿ 充电时可控通断(充满自动关断,避免反向放电);

Ÿ 启动阶段双向供电(12V电池给高压侧电容预充电);

Ÿ 防护两类浪涌:

ü 电压浪涌(雷击、电源尖峰,损伤电路);

ü 电流浪涌(启动时电容充电的大电流,冲击 MOSFET)。

上海雷卯方案架构:

Ÿ 前级 TVS:钳位瞬态过压,雷卯采用 SM8S24CA,满足 ISO 7637-2 测试;

Ÿ 背靠背 MOSFET(Q1+Q2):配合控制器实现 充电路径开关 + 双向导通;

ü 充电路径通:EN 信号低→Q1、Q2 导通→DC/DC 给电池充电;

ü 充电路径断:电池充满→EN信号高→Q1、Q2关断→切断电路,防反向放电。

ü 控制器阴极(CATHODE)引脚悬空→允许能量反向流动(比如 12V 电池给高压侧电容预充电)。

Ÿ 理想二极管控制器:驱动 MOSFET,内置软启动逻辑(通过外接 RC 网络缓启动)。

雷卯通过TVS+理想二极管的科学搭配,不仅能解决传统二极管的功耗与可靠性痛点,更能构建符合国际标准的浪涌防护体系。

Leiditech雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌,供应ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、电感等产品。雷卯自建免费实验室,拥有一支经验丰富的研发团队,能够根据客户需求提供个性化定制服务,为客户提供最优质的解决方案。

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