摘要
穩健的系統通常允許使用多個電源。使用多個不同電源為元件供電時，需要部署若干開關以將電源相互分隔開來，以防損壞。對此，固然可在電源路徑中使用多個二極體來實現，但更彈性、更高效的方法是使用理想二極體。本文將介紹此類理想二極體的優勢。文中將展示兩個版本的理想二極體：一個是無需根據電壓位準選擇輸入電源軌的理想二極體；另一個版本則更加簡單，始終由更高的電壓為系統供電。
引言
在許多應用中，可使用多個不同的電壓源進行供電。對於電池供電的裝置，除了使用主電源外，通常還可使用插入式電源作為備用方案。還有一種常見的做法，是透過一根USB線纜，使用牆插式AC-DC轉換器作為除主電源外的另一種供電方式。
元件供電方式的多樣化不僅對使用者有益，還能透過增加冗餘來提高穩健性。
若要使用多個不同的電壓源，在設計電路時就需要付出更多的努力。通常，必須確保一個電源不會逆向流入另一個電源，否則可能會造成損壞。圖1所示的簡易設定可保護未使用的電壓源。電源路徑中使用了二極體。此設定能夠可靠運行，但其中具有一大限制，即始終使用電壓較高的電源為負載供電。二極體在電源路徑中也出現了150mV至450mV的壓降，因此產生了高功耗，尤其是在低電壓時。對於電池供電的裝置而言，功耗增加會帶來不利的影響。
圖1.電源路徑中有兩個具有二極體的電源為應用供電。
為了規避上述不利因素，可使用理想二極體。理想二極體是指使用開關（通常是MOSFET）而非二極體的元件。在導通狀態下，理想二極體的壓降更低。壓降基於流過開關的實際電流，取決於開關的導通電阻(RDS(ON))。
圖2所示的電路有兩個理想二極體，由兩個LT4422元件來執行理想二極體的功能。在這些積體電路中，由於電源路徑中的電阻較低，只有50 mΩ，因此壓降也很低。IC自身的功耗僅為10μA，進一步降低了總功耗。圖2還顯示了一個附加功能。可透過增加LED來作為指示燈，以在任何給定時間指出哪個電壓源正在為負載供電。
因此，圖2電路是圖1電路的替代方案，具有更低的功耗和更多的特性，比如LED指示燈。
圖2.兩個理想二極體具有更高的能效並可實現附加功能。
然而，在圖2的電路中，有一個特性保持不變，仍然是由電壓較高的電壓源為元件供電。理想二極體(LT4422)具有致能接腳((SHDN) ̅)，但當IN電壓高於OUT電壓時，內建MOSFET的體二極體會導通。為了防止此種情況，LT4422的衍生產品LT4423應運而生，在電源路徑中使用兩個背對背連接的MOSFET，採用特定的排列方式，確保如果另一個MOSFET未同時導通，則相應的體二極體將不允許電流流動。
圖3.兩個理想二極體，電源的選擇與電壓源的相應值無關。
在圖3所示的電路設計中，可自由確定電源電壓來為負載供電。因此，電源的選擇與電源電壓的相應位準無關。然而，由於需要兩個整合的MOSFET，因此在導通時，電源路徑中的電阻從50 mΩ (LT4422)增加到了200 mΩ (LT4423)。
此外，具有有兩個MOSFET (LT4423)的版本並提供整合熱關斷功能。不同於傳統二極體，這個理想二極體在元件溫度超過160°C（典型值）時就會關斷。此特性有助於打造更加穩健的系統。
理想二極體不僅有助於為元件提供不同的電源選項，還能透過增加冗餘來提高穩健性。此外，理想二極體還可提供其他特性，例如透過LED檢測供電狀態、在溫度過高時進行關斷等。
結論
理想二極體非常適合取代普通二極體，其有助於在具有多個電源的系統中提升能效。除了降低功耗，此類理想二極體還兼具彈性和其他特性，而且易於使用，因此能夠便捷地應用到設計中，尤其是使用高度整合的元件（如LT4422和LT4423）時，應用上十分簡便。
