一文讀懂理想二極管的OR連接

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什么是OR連接？

使用了2個以上電源的多個輸入源的設備，需要對應狀態轉換輸入源。作為最簡單的轉換輸入源的方法是二極管OR連接。當二極管OR連接中連接了多個輸入源時，從電壓最高的輸入源提供輸出功率，由二極管進行自動地選擇輸入源。

二極管OR連接示例

課題和目的

二極管OR連接價格不高、簡單，可應用于多種電路中。二極管OR連接中使用了二極管，所以也存在一些缺點。

1、二極管正向電壓VF產生的損耗大和發熱過高，電池驅動時間短。
2、由于正向電壓VF的電壓下降，使得輸出電壓降低、變動增大，是造成系統錯誤工作的原因。
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電流的狀態。
由于有這些缺點，對于希望延長電池驅動時間的備份用途、提供穩定輸出電壓的用途，需要采用由二極管OR連接、解除缺點的方法。

實現方法

對應二極管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。由于這種方法與二極管OR連接同樣，在能簡單地構成電路的同時，還能解消二極管的缺點，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中搭載了保護功能，可以更簡單地設計安全的設備。

二極管OR連接示例

優點

• 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小，有益于系統穩定運行
• 不需要轉換電源的控制電路，有利于簡單地設計
• 內置了各種保護功能
• 不需要控制電路的小型封裝

操作概要

在此設想了實際上把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，進行了在特性上有多大程度差異的實驗。

實驗1-1 : 轉換電源

拔出插入外部電源，用圖1、2的電路確認了是否能平滑地轉換系統電壓和電池電壓。

使用了理想二極管的OR連接電路

使用了SBD的OR連接電路

可以確認到，各個OR連接電路都要求OR連接電路，都能平滑地轉換電壓。

?當5V外部電源(V_IN)高于蓄電池電壓(V_BAT)時，V_out將轉換為外部電源
?當喪失了5Ｖ外部電源(V_IN)低于蓄電池電壓(V_BAT)時，V_out將轉換為蓄電池電壓

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的響應性能不同，在轉換時，有產生系統電壓變動的狀態。這種狀態下，需要通過增加輸出容量等來抑制輸出電壓的變動。

使用了XC8110的電源轉換結果

使用了SBD的電源轉換結果

實驗1-2 : 正向電壓

從實驗1-1的結果可以看到，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。下圖是實際的正向電壓與輸出電流關系的圖表。
從這個特性可以得出，由于二極管部分中的損耗小、電壓下降少，可以輸出穩定的電壓。

正向電壓-輸出電流

實驗1-3 : 漏電流

理想二極管IC中幾乎不流動漏電流（通常的二極管中，從陰極端流動到陽極端的電流）。用以下的電路進行了實際的測試。

根據這些特性，在能消減由漏電流帶來的損耗的同時，還能防止向電池的回流。

結果如下所示。

在此介紹了通過使用理想二極管，可以容易地構成高性能OR連接電路。
通過應用這種電路，能更進一步實現低消耗電流及大電流的產品。