穩(wěn)健的電子系統(tǒng)通常配備多個(gè)不同電源，且需通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源間的隔離，避免相互干擾造成損壞。多數(shù)情況下，會(huì)在電源路徑中設(shè)置多個(gè)二極管，確保各電源相互獨(dú)立。

但更靈活、高效的方案是采用理想二極管。這類場(chǎng)景中可使用多種理想二極管：一種允許輸入電源軌的選擇不受電壓等級(jí)限制，另一種更簡(jiǎn)單的類型則始終由電壓更高的電源為系統(tǒng)供電。

各類電子系統(tǒng)都可能采用多電壓源供電。例如，電池供電設(shè)備通常設(shè)計(jì)為可使用插入式電源適配器替代主電源（電池）；通過 USB 為主電源額外配備壁插式 AC-DC 轉(zhuǎn)換器供電，也是常見設(shè)計(jì)。

擁有多個(gè)電源不僅對(duì)消費(fèi)者和其他用戶有利，還通過冗余提升了穩(wěn)定性。

多電壓源需要精心設(shè)計(jì)

采用多個(gè)不同電壓源供電，必然要求更精細(xì)的電路設(shè)計(jì)。關(guān)鍵是要防止一個(gè)電源的電流反向流入其他電源，否則可能造成設(shè)備損壞。

圖 1 展示了一種簡(jiǎn)單的閑置電壓源保護(hù)電路，在電源路徑中接入二極管。這種方案可靠性高，但存在一個(gè)主要局限：在此配置下，始終由電壓更高的電源為負(fù)載供電。

此外，二極管會(huì)在電源路徑中產(chǎn)生 150 至 450mV 的壓降，導(dǎo)致額外功耗，在低電壓場(chǎng)景下這一問題尤為突出。對(duì)于電池供電設(shè)備而言，更高的功耗是不受歡迎的。

設(shè)計(jì)中考慮理想的二極管

為了克服這些缺點(diǎn)，理想二極管是一個(gè)潛在的選擇。理想二極管一詞指的是使用功率半導(dǎo)體器件（通常是MOSFET）而非普通二極管的元件。在導(dǎo)通狀態(tài)下，理想二極管的降伏顯著較低。該電壓降基于開關(guān)的實(shí)際電流流，并依賴于功率MOSFET的導(dǎo)通電阻（RDS（ON））。

圖2中，電路中的理想二極管由一對(duì)LT4422器件執(zhí)行。由于功率路徑上的導(dǎo)通電阻極小，僅為50 mΩ，這些芯片具有低電壓降。集成電路本身的功耗僅為10 μA，進(jìn)一步最小化了總功率損耗。圖中展示了一個(gè)附加功能：可以添加LED作為指示器，表示任何電壓源在為負(fù)載供電。

圖 2 中的電路可替代圖 1 的設(shè)計(jì)，主要區(qū)別在于前者功耗更低，且新增了 LED 指示功能。

但兩者有一個(gè)共同特性：均由額定電壓更高的電源為負(fù)載供電。LT4422 理想二極管配備使能引腳（SHDN），但當(dāng)輸入（IN）電壓高于輸出（OUT）電壓時(shí)，內(nèi)置 MOSFET 的體二極管會(huì)開始導(dǎo)通。

為避免這種情況，可選用 LT4422 的衍生型號(hào) LT4423—— 其電源路徑中采用一對(duì)背靠背 MOSFET。這種布局確保，若另一顆 MOSFET 未同時(shí)導(dǎo)通，相應(yīng)的體二極管不會(huì)允許電流通過。

圖 3 展示的電路設(shè)計(jì)中，可自由選擇供電電壓為負(fù)載供電。但需權(quán)衡的是，該方案需要兩個(gè)集成 MOSFET，因此導(dǎo)通時(shí)電源路徑的電阻從 LT4422 的 50mΩ 增至 LT4423 的 200mΩ。

雙 MOSFET 器件的另一優(yōu)勢(shì)是具備熱關(guān)斷功能。與傳統(tǒng)二極管不同，這類理想二極管在元件溫度升至 160°C（典型值）以上時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。這一特性對(duì)于開發(fā)超高穩(wěn)健性系統(tǒng)極具價(jià)值。

結(jié)論

理想二極管是常規(guī)二極管的有用替代品，以提高能在多種不同電源上運(yùn)行的系統(tǒng)中的功耗效率。除了減少功率損耗外，理想的二極管還為工程師提供了更多靈活性，使他們能夠在系統(tǒng)中集成更多功能。此外，它們易于使用，設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單。當(dāng)使用高度集成的設(shè)備如LT4422和LT4423時(shí)，這種現(xiàn)象尤為明顯。