Перейти к содержанию

Идеальный диод

Обычный диод теряет на себе около полвольта даже у Шоттки, и при токе в амперы это ватты тепла. Идеальный диод — это MOSFET, которым управляет контроллер: транзистор открыт, когда ток идёт в прямом направлении, и закрыт при обратном. Падение на нём — только ток, умноженный на сопротивление канала.

Обновлено Редакция GAW

Идеальный диод — схема, которая ведёт себя как диод, но вместо p-n-перехода использует MOSFET под управлением контроллера. Контроллер открывает транзистор, когда ток идёт в прямом направлении, и быстро закрывает его при обратном. Падение напряжения на открытом транзисторе — только I·RDS(on) вместо 0,5–1 В на диоде.

Pмост=2⋅I2⋅RDS(on)=2⋅(1,5 А)2⋅12 мОм=54 мВт.P_{\text{мост}} = 2 \cdot I^2 \cdot R_{DS(on)} = 2 \cdot (1{,}5\ \text{А})^2 \cdot 12\ \text{мОм} = 54\ \text{мВт}.

Пример TI для контроллера идеального моста LM74680 (SLUAB04); такой же мост из диодов Шоттки по 0,5 В теряет около 1,5 Вт — в 27 раз больше.

Вариант выпрямителя при 1,5 АПадение за полупериодПотери
Мост из диодов Шоттки по 0,5 Воколо 1 Воколо 1,5 Вт
Идеальный мост LM74680, MOSFET по 12 мОм2·I·RDS(on) = 36 мВ54 мВт

Как устроен

LM74680 управляет четырьмя N-канальными MOSFET полного моста; встроенная накачка заряда позволяет использовать N-канальные транзисторы — меньше и дешевле P-канальных при той же мощности. Сопротивление канала берут из даташита транзистора — это RDS(on). Тот же принцип — замена диодов транзисторами — используют в импульсных преобразователях, где его называют синхронным выпрямлением.

Где пригодится

Защита от переполюсовки и мост на входе устройства, питаемого постоянным током, — там обычный мост теряет на двух диодах, как разобрано в ответе «Можно ли подать постоянное напряжение на диодный мост?». Насколько греется обычный мост, считает ответ «Почему греется диодный мост?».

Частые вопросы

Зачем нужен идеальный диод, если есть диод Шоттки?

Шоттки всё равно теряет около 0,5 В. При 1,5 А мост из таких диодов, по примеру TI, рассеивает около 1,5 Вт, а контроллер LM74680 на MOSFET с сопротивлением 12 мОм — 54 мВт, в 27 раз меньше. Это убирает радиатор и нагрев.

Почему нельзя просто поставить MOSFET вместо диода?

MOSFET проводит в обе стороны, когда открыт, а через встроенный диод — и когда закрыт. Чтобы он вёл себя как диод, нужен контроллер: он открывает транзистор при прямом токе и быстро закрывает при обратном, иначе ток потечёт назад.

Где применяют идеальные диоды?

Там, где диод стоит в цепи питания с большим током: защита от переполюсовки, выбор из нескольких источников, мостовой выпрямитель на входе. TI приводит пример устройств PoE и видеодомофонов с питанием от низковольтного переменного тока.

Источники

  1. Texas Instruments. Achieve Low Loss Rectification Using TI's Diode Bridge Controllers (SLUAB04, April 2025) — обычный мост на диодах Шоттки по 0,5 В теряет около 1 В за полупериод и около 1,5 Вт при 1,5 А; в устройстве PoE с двумя мостами — около 2 В и 1,9 Вт; контроллер идеального моста LM74680 управляет четырьмя N-канальными MOSFET в полном мосте, накачка заряда позволяет взять N-канальные транзисторы, которые меньше и дешевле P-канальных; потери 2·I²·RDS(on): при 1,5 А и 12 мОм — 54 мВт, в 27 раз меньше; работает от постоянного тока до 1 кГц, быстро реагирует на обратный ток
  2. Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, S21-1045-Rev. D, 25-Oct-2021) — RDS(on) не больше 0,028 Ом при VGS = 5 В; встроенный диод сток–исток, VSD не больше 2,5 В при 51 А

Нашли ошибку?

Смотрите также