6 LM74610-Q1 反向電壓範圍擴展的運作原理

MOSFET V_GS 為 0V 時，消耗模式 MOSFET 即預設為開啟狀態，而增強模式 MOSFET 則會要求 V_GS 大於 MOSFET 的閾值電壓。為了關閉耗盡型 MOSFET，V_GS 需要小於 0V (典型範圍為 –1V 至 –4V)。為了分析理想二極體感測路徑中消耗模式 MOSFET 的影響，讓我們來看看在這些條件下的裝置運作：

• 當 V_PV– 大於或等於 V_PV+ 時：理想二極體控制器處於正向條件模式，可保持功率 MOSFET Q₁ 和耗盡型 FET Q_D 開啟。在這些操作條件下，您可以將輸出電壓計算為 V_OUT = V_IN – (I_{D_Q1} R_{DS(on)_Q1})，近似於 V_PV+。
• 當 V_PV– 小於 V_PV+ 時：理想二極體控制器處於反向電流阻斷狀態，且 MOSFET Q1 關閉。MOSFET Q_D 作為源極隨耦器處於調節模式，將 V_陰極保持在 V_陽極之上，V_陰極 = V_IN(V_陽極) + (V_GSMAX)。因此，V_陰極至 V_陽極的電壓處於 Q_D 的絕對最大額定值 V_GSMAX (通常小於 5V) 內，遠小於 LM74610-Q1 的 45V 暫態最大反向電壓。高反向電壓 (V_OUT – V_IN) 由 Q_D 和 Q₁ 的汲極至源極電壓 (V_DS) 維持。

選擇正確的耗盡型 MOSFET 和功率 MOSFET 取決於以下幾點：

• 選擇高於最大峰值輸入電壓的 Q₁ 和 Q_D 的 V_DS 額定值。
• 選擇 R_DS(on)，使電源路徑 MOSFET 上的耗散最低。FET 的汲極電流 (I_D) 應高於輸出負載所需的最大峰值電流。選擇在全負載電流下功率 MOSFET 壓降為 50mV 至 100mV 的耗盡型 MOSFET 是一個很好的起點。
• R_DS(on) 可在數百歐姆的範圍內 (LM74610-Q1 的浮動閘極驅動架構具有較大的陰極接腳接地阻抗，而控制器的 I_陰極則在微安培範圍內)。

圖 5 顯示了使用 40V LM74610-Q1 控制器的 60V 旁路開關解決方案的測試結果。

透過適當調整的 MOSFET (Q1 和 Q_D)，輸入電壓範圍可擴展至 FET 的 V_DS 額定值。因此可使用相同的低電壓控制器進行高電壓設計。此外，擴展輸入電壓範圍也十分適合企業，通訊，電動工具與高電壓電池管理應用。