理想二极管桥控制器颠覆行业传统

　　工控摘要：提升传统二极管桥的功率耗散水平需要增加散热工作量，以便把二极管温度保持在限值范围之内。Linear公司推出了一款用于9V~72V系统的理想二极管桥控制器LT4320，其采用低损耗N沟道MOSFET替代了全波桥式整流器中的4个二极管。
　　
　　二极管又称晶体二极管,简称二极管（diode），另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
　　
　　传统的无源二极管桥式整流器是一种广泛使用的电路，在需要进行AC-DC转换的地方都会用到，在大多数场合，它都体现出简单和经济划算的特点。然而在高功率应用中，二极管会消耗大量的功率，而且当采用低电压输入时，两个固有的二极管压降将大幅削减工作电压。
　　
　　此外，提升传统二极管桥的功率耗散水平需要增加散热工作量，以便把二极管温度保持在限值范围之内。在低功率级别下，空余的电路板面积也许足以满足散热的要求，但在较高的功率级别下，就必需布设庞大而笨重的散热器，需要采用单独的电路板装配工序来绑住或栓上这些散热器，因而导致装配成本增加。
　　
　　针对以上问题，Linear公司推出了一款用于9V~72V系统的理想二极管桥控制器LT4320，其采用低损耗N沟道MOSFET替代了全波桥式整流器中的4个二极管，以显著降低功率耗散并增加可用电压。由于电源效率的提升免除了笨重的散热器，因此缩减了电源尺寸。通过免除二极管桥中固有的两个二极管压降提供了额外的裕度，这点特别适于低电压应用。与传统的替代方案相比，MOSFET桥可实现具有高空间利用率和电源效率的整流器设计。控制器的工作频率范围为DC~600Hz。
　　
　　LT4320开关控制电路接通两个适当的MOSFET，同时将另外两个MOSFET保持在关断状态，以防止反向电流。一个集成型充电泵负责为外部低导通电阻N沟道MOSFET提供栅极驱动，并不需要外部电容器。MOSFET可在1W~几千瓦的功率范围内选择，从而提供了zui大的灵活性。集成型充电泵便于实现全N沟道MOSFET设计，可简化材料清单（BOM），这与混用N沟道和P沟道MOSFET的设计截然相反，相比于P沟道MOSFET，N沟道MOSFET尺寸较小，成本更经济，选择范围更宽。
　　
　　LT4320能够对12V、24V、28V和48V的常用AC或DC电压进行整流，如在PoEPD（以太网受电端）应用中，由于工作电压可低至9V，从而允许12V墙上适配器的整流，而80V的电压承受能力可保护LT4320免遭来自受电以太网端口48V电压的损害。LT4320中的集成型充电泵可提供至少425μA的上拉电流，以接通顶端N沟道MOSFET的栅极，无需外部跨接电容器。强大的上拉电流可实现针对高频输入以及采用大型栅极充电MOSFET应用的整流。
　　
　　LT4320提供了两种选项：LT4320用于DC~60Hz电压整流设计，而LT4320-1则专为DC~600Hz电压整流而设计。LT4320的工作温度范围规格为-40℃~85℃，可提供紧凑型8引脚3mm×3mmDFN封装，以及具有高电压引脚间距的12引脚MSOP封装。
　　
　　AC-DC整流是一项广泛的需求，这使得LT4320拥有一个潜在的巨大市场。特别是对于所有在AC线路降压之后进行整流，以及在空间、功率、电压或散热方面受到限制的系统而言，该器件可使其设计得以简化。
　　
　　LT4320的应用包括高达50VAC或72VDC整流、具有辅助24VAC/12VDC输入的PoEPD（例如：安保摄像机和无线接入点），以及400Hz机载功率分配等。