本帖最后由 Litthins 于 2023-9-28 16:15 编辑
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写给对理想二极管感兴趣的朋友，以期对大家有所帮助。
理想二极管作为常见的电路保护元件，兼具电源极性保护、过流保护、短路保护与过温保护功能，常见SOT23、SOT23-6等超小封装，成本低、性价比高，在嵌入式领域应用广泛。本文从肖特基二极管电源极性保护电路入手，逐步扩展至理想二极管，对比说明理想二极管的优点，并给出三个典型用例。
一、肖特基二极管电源极性保护 电源极性保护也称反接保护，最常见形式是串联肖特基二极管。电源反接时，二极管截止，阻止电流反向通过系统，实现保护电路目的。该方案中，肖特基不可避免地引入了0.4V左右的正向导通压降，在部分使用电池供电的场合，会减小电池电压的利用范围，导致设备续航时间缩短，如下图左侧。
正向导通压降的存在，使肖特基的功率耗散随系统拉取电流的增大而增加，必要时需额外考虑散热。由于肖特基不提供过流与短路保护，部分电路中会使用PTC自恢复保险，如上图右侧。要注意PTC动作需经历升温过程，所以保护动作较慢，常在数百毫秒至秒级，而且成本较高，因而在部分应用中存在局限。
二、MOSFET电源极性保护
提高电池利用率、延长设备续航时间，都可以从减小压降入手。使用MOS代替肖特基二极管的方案，就利用了MOS管低导通电阻Ron的特性。常见电路形态有PMOS和NMOS两种，如下图。
以PMOS为例，电源接通后，寄生二极管临时提供电流通路，源极电压升高，使栅源压差达到阈值，PMOS导通完成上电。导通电阻较低的MOS管，通过百毫安电流时，压降可低至数十毫伏，优势明显。即使通过1A以上的电流，功率耗散也明显低于肖特基。使用MOS做电源极性防护时，常添加分压电阻和稳压管等元件控制栅源电压。
三、理想二极管保护电路 实际应用中，电源极性保护与过流保护、短路保护、过温保护等需求常组合出现，在MOS基础上构建的理想二极管应运而生。由于继承了MOS的特性，理想二极管的导通压降与反向漏电流都很小，有助于提升系统效率。
一两毛钱的极低成本，集成多种保护功能，使理想二极管在许多场景中成为替代肖特基和MOS的高集成度、高性价比的解决方案。以CH213为例，其内部功能集成在SOT23等超小封装中，无需外部元件。
一般而言，理想二极管在回路中增加电流检测实现过流保护；同时监测输入与输出电压，若输出电压高于输入端，触发电源极性保护；若输出电压被拉低至接近参考阈值，则触发短路保护；同时内置温度传感器，提供过温保护，并通过迟滞机制在温度正常后退出保护状态。
理想二极管与肖特基二极管的特性对比
四、理想二极管的典型应用
理想二极管体积小、成本低、常置于电源与下游系统之间，在3.3V或5V应用中提供电源极性保护、过流保护、短路保护与过温保护是其典型应用场景。
理想二极管也用于需要防止电流倒灌的场合。如下图，CH213K在USB HUB总线供电与自供电切换时，防止电流从外部电源向USB端口倒灌。
部分嵌入式系统支持外部供电，同时也自带电池或备用电源，理想二极管除提供保护功能外，也可在此类系统上实现电源的自动切换。例如，SOT23-6小封装的CH213B单芯片集成两个理想二极管，可从外部电源与内部电池中自动选择电压较高的一侧接入系统。
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楼主
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一问了解理想二极管的使用方案，作者尽量以更短的篇幅阐明理想二极管的各种电路，文章结构清晰，配图合理，排版舒适，继续加油！