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理想二极管+雷卯TVS:过抛负载P5A测试,功耗降97%

上海雷卯电子 ? 2025-08-27 21:01 ? 次阅读
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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。


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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。

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三.传统二极管pk 理想二极管



如下表:

器件类型

正向压降

功耗@20A

反向耐压上限

特点

肖特基二极管

0.5-0.7V

10-14W

-200V

反接耐压低,易击穿

普通整流管

1.0-1.5V

20-30W

-1000V

功耗高,需强制散热

PMOS




贵, 开关在正极

NMOS




便宜,但不理想,

开关在负极

理想二极管(NMOSFET+专用控制器)




不贵,

且开关在正极


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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)


12V汽车电子方案(满足 ISO 7637-2 测试)


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核心器件

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

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

参数匹配逻辑

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

VC=38.9V(

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:

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

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


24V工业控制浪涌防护方案(满足 IEC 61000-4-5 等级 3)


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核心器件

理想二极管:荣湃Pai8150C(-55V至80V耐压);

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

参数匹配逻辑

VRWM=26V(1.08×24V 系统电压),适配工业电源波动范围;

VC=42V(

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;


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:

1、充电时可控通断(充满自动关断,避免反向放电);

2、动阶段双向供电(12V电池给高压电容预充电);

3、防护两类浪涌:

电压浪涌(雷击、电源尖峰,损伤电路);

电流浪涌(启动时电容充电的大电流,冲击MOSFET)。

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上海雷卯方案架构:

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

背靠背MOSFET(Q1+Q2):配合控制器实现充电路径开关+ 双向导通

充电路径通:EN 信号低→Q1、Q2 导通→DC/DC 给电池充电;

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。

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)。

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。

雷卯TVS+理想二极管方案推荐TVS料号

类型

型号

描述

电流

封装

应用

TVS

SM8S24CA

24V,双向,87V 1Ω测试

170A

DO-218AB

12V汽车电源P5A测试

TVS

5.0SMDJ24CA

24V,双向,87V 2Ω测试

131A

SMC

TVS

SMCJ26CA

26V,双向,1500W

35.6A

SMC

24V工业电源浪涌防护

TVS

SMDJ26CA

26V,双向,3000W

71.3A

SMC

GDT

2R090-5S

90V,1.5PF,Bi

5KA

2R-5

MOS

LM5D142N06

60V,3.1mΩ

142A

PDFN5*6

理想二极管推荐的N MOSFET

MOS

LMAK50N06

60V,25mΩ

50A

TO-252

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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