电池反向保护二极管控制器LM74700浪涌防护方案

本文主要是针对电池反向保护二极管控制器LM74700的浪涌防护方案，采用湖南静芯研发TDS浪涌保护器件对芯片进行浪涌防护，保护设备免受电气系统中的浪涌电压或浪涌电流的损害，确保设备的安全性。

一、LM74700介绍

LM74700是一款符合汽AEC Q100标准的理想二极管控制器，与外部 N 沟道 MOSFET 配合工作，可作为理想二极管整流器利用20mV正向压降实现低损耗反向保护。3.2V 至 65V 的宽电源输入范围可实现对众多常用直流总线电压（例如：12V、24V 和48V汽车电池系统）的控制。3.2V输入电压支持适用于汽车系统中严苛的冷启动要求。该器件可耐受低至–65V 的负电源电压，并提供负载保护。该器件通过控制 MOSFET 的栅极将正向压降调节至 20mV。该电流调节方案可在反向电流事件中支持平稳关机，并确保零直流反向电流。该器件能够快速 (< 0.75µs) 响应反向电流阻断，因此适用于在 ISO7637 脉冲测试以及电源故障和输入微短路条件下要求保持输出电压的系统。

二、TDS器件介绍

TDS(平缓钳位浪涌抑制器)具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。当 EOS 事件来临时，瞬态电压攀升至超过集成精密触发器所设定的击穿电压（VBR）阈值，触发电路精确的开启内置泄流场效应晶体管，有效的将瞬态高压与大电流安全释放到地。由于TDS的内置泄流场效应晶体管具有极低的导通电阻，其钳位电压在额定峰值脉冲电流范围内几乎是恒定的。

在选择浪涌防护器件时，许多工程师会优先选择TVS二极管，实际上大电流TDS芯片在成本和性能、面积上比TVS更具优势。TDS器件的优势如下：

1. 在提供相同保护的情况下，TDS耗散浪涌能量较小，能通过自身特性将过压与过流事件高效泄放到地，从而避免增加自身热损耗。

2. TDS器件体积小巧，结构紧凑，为硬件工程师设计高度集成型解决方案提供了更优选择。如果应用需要超过单个TDS器件所能提供的特定钳位电压，可以将多个TDS器件串联，提供了更多的灵活性。

3. TDS器件的钳位电压通常比传统TVS保护设备的钳位电压低30%，减少了系统的电气应力，可以更好的保护后端IC，也为系统中的其他组件创造了更大的安全余量。

4. TDS器件在额定峰值脉冲电流范围内拥有几乎恒定的钳位电压。传统TVS二极管的箝位电压随着峰值脉冲电流的增加而增加，而TDS器件的钳位电压在最大峰值脉冲电流之前几乎保持不变。

5. TDS器件的钳位电压在工作温度范围内保持稳定，而传统TVS二极管的钳位电压随温度变化。TDS器件拥有卓越的耐用性，在工作规格内性能不会下降，仍能保证低漏电和高钳位电压。

三、应用方案

LM74700QDBVTQ1与外部 N 沟道 MOSFET 配合工作，可作为理想二极管整流器利用20mV正向压降实现低损耗反向保护。通过控制 MOSFET 的栅极将正向压降调节至 20mV。该电流调节方案可在反向电流事件中支持平稳关机，并确保零直流反向电流。其输出通过工作在过压保护模式的平缓钳位浪涌抑制器（TDS）ESTVS1400DRVR来防止过压

ESTVS1400DRVR是湖南静芯新推出的TDS平缓浪涌抑制器，均符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±30kV（空气）和 ±30kV（接触）下提供瞬变保护，采用小型 DFN 2mm x 2mm x 0.68mm 6引脚封装。ESTVS1400DRVR通常用于保护工作电压为12V、14V的系统，器件的触发电压典型值为17.2V，额定瞬态峰值脉冲电流可达60A(tp=8/20μs)，钳位电压VC为20V以内。

四、器件电气特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

五、总结与结论

LM74700作为常用的反向保护二极管，浪涌防护十分关键。TDS芯片的钳位性能优异、温度特性稳定，在汽车和工业控制领域将会有极大的应用前景和市场。湖南静芯同时推出14V、18V、22V、27V、33V等各种电压等级的TDS平缓浪涌抑制器，可为系统提供更全面保护。