一文讀懂理想二極管的OR連接
什么是OR連接？
使用了2個(gè)以上電源的多個(gè)輸入源的設(shè)備，需要對應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換輸入源。作為最簡單的轉(zhuǎn)換輸入源的方法是二極管OR連接。當(dāng)二極管OR連接中連接了多個(gè)輸入源時(shí)，從電壓最高的輸入源提供輸出功率，由二極管進(jìn)行自動(dòng)地選擇輸入源。
二極管OR連接示例
課題和目的
二極管OR連接價(jià)格不高、簡單，可應(yīng)用于多種電路中。二極管OR連接中使用了二極管，所以也存在一些缺點(diǎn)。
1、二極管正向電壓VF產(chǎn)生的損耗大和發(fā)熱過高，電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間短。
2、由于正向電壓VF的電壓下降，使得輸出電壓降低、變動(dòng)增大，是造成系統(tǒng)錯(cuò)誤工作的原因。
3、二極管漏電流大，有可能給二極管陽極端帶來不利影響。在二極管陽極端有一次電池，可以列舉出在一次電池端流動(dòng)電流的狀態(tài)。
由于有這些缺點(diǎn)，對于希望延長電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間的備份用途、提供穩(wěn)定輸出電壓的用途，需要采用由二極管OR連接、解除缺點(diǎn)的方法。
實(shí)現(xiàn)方法
對應(yīng)二極管OR連接，只要把二極管置換為理想二極管IC，即可完全解消二極管OR連接的缺點(diǎn)。由于這種方法與二極管OR連接同樣，在能簡單地構(gòu)成電路的同時(shí)，還能解消二極管的缺點(diǎn)，在很多情況下成為最佳的OR連接解決方案。此外，在理想二極管IC中搭載了保護(hù)功能，可以更簡單地設(shè)計(jì)安全的設(shè)備。
二極管OR連接示例
優(yōu)點(diǎn)
- VF為非常小的20mV和低漏電流，帶來了低損耗
- VF小使得輸出電壓變動(dòng)小，有益于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
- 不需要轉(zhuǎn)換電源的控制電路，有利于簡單地設(shè)計(jì)
- 內(nèi)置了各種保護(hù)功能
- 不需要控制電路的小型封裝
操作概要
在此設(shè)想了實(shí)際上把AC/DC適配器等5V外部電源與二次電池的OR連接；以及使用了分立二極管的OR連接與使用了理想二極管IC的OR連接，進(jìn)行了在特性上有多大程度差異的實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)1-1 : 轉(zhuǎn)換電源
拔出插入外部電源，用圖1、2的電路確認(rèn)了是否能平滑地轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電壓和電池電壓。
使用了理想二極管的OR連接電路
使用了SBD的OR連接電路
可以確認(rèn)到，各個(gè)OR連接電路都要求OR連接電路，都能平滑地轉(zhuǎn)換電壓。
?當(dāng)5V外部電源(VIN)高于蓄電池電壓(VBAT)時(shí)，Vout將轉(zhuǎn)換為外部電源?當(dāng)喪失了5Ｖ外部電源(VIN)低于蓄電池電壓(VBAT)時(shí)，Vout將轉(zhuǎn)換為蓄電池電壓
在使用了理想二極管IC的OR連接電路中，由于外部電源的上升和下降速度及理想二極管IC的響應(yīng)性能不同，在轉(zhuǎn)換時(shí)，有產(chǎn)生系統(tǒng)電壓變動(dòng)的狀態(tài)。這種狀態(tài)下，需要通過增加輸出容量等來抑制輸出電壓的變動(dòng)。
使用了XC8110的電源轉(zhuǎn)換結(jié)果
使用了SBD的電源轉(zhuǎn)換結(jié)果
實(shí)驗(yàn)1-2 : 正向電壓
從實(shí)驗(yàn)1-1的結(jié)果可以看到，理想二極管IC的輸入電壓和輸出電壓大致相同，幾乎沒有電壓下降。下圖是實(shí)際的正向電壓與輸出電流關(guān)系的圖表。從這個(gè)特性可以得出，由于二極管部分中的損耗小、電壓下降少，可以輸出穩(wěn)定的電壓。
正向電壓-輸出電流
實(shí)驗(yàn)1-3 : 漏電流
理想二極管IC中幾乎不流動(dòng)漏電流（通常的二極管中，從陰極端流動(dòng)到陽極端的電流）。用以下的電路進(jìn)行了實(shí)際的測試。
根據(jù)這些特性，在能消減由漏電流帶來的損耗的同時(shí)，還能防止向電池的回流。
結(jié)果如下所示。
在此介紹了通過使用理想二極管，可以容易地構(gòu)成高性能OR連接電路。
通過應(yīng)用這種電路，能更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低消耗電流及大電流的產(chǎn)品。
