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理想二极管究竟是什么？全方位解析内部逻辑

出处：网络整理时间：2026-05-07

　　在电子电路领域，理想二极管是一个重要的概念。想必大家都见过树莓派 3B 电路板上的经典电路图，从原理图的注释可以猜到，这是由分立器件搭建的一个理想二极管电路。它的主要功能是实现单向导通，能够防止电路板的电流倒灌出去，避免烧毁外部 USB 等设备。以下是树莓派 3B 原理图中的这个电路：
　

　　首先，我们来了解一下理想二极管的特性。理想二极管是一种理想化的二极管模型，其正向导通时几乎没有压降，反向阻断时电流几乎为零，完美地实现了单向导电功能。在电路中，它就像一个智能开关，只允许电流从正极流向负极，有效保护电路免受反向电流的损害。
　　不过，树莓派 3B 上的理想二极管电路存在一定的局限性。例如，电流受 Q3 管子的 Ids 限制，输出电压受到 MOS 管 Vgs 限制，并且对 U14 的两颗 PNP 三极管的匹配度要求很高。而且，相关的计算也较为复杂。
　　本期我们要分析的是具有一定集成度的理想二极管芯片 MPQ5852，它支持 5~36V 的输入电压，其典型应用图如下所示：
　

　　乍一看，这个典型应用图中有很多外围器件，可能会让人感到有些害怕。但别担心，我们可以先看一下内部框图，这有助于我们理解典型应用框图。
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　　从原理框图中，我们可以看出其大体逻辑分为判断、控制、驱动和使能四个部分。使能部分很好理解，通过高电平或低电平来控制开关。检测部分分为三个方面：一是错误的输出状态 FT 管脚，如果出现欠压情况会输出低电平（开漏需要外部上拉）；二是负载电压检测，当负载电压比设定电压 VMIN UV falling threshold 低时输出低电压；三是 BVM 作为 Source 电压检测输出，当低于内部 VUV_BVM_F 时输出低电平。
　　VS 管脚是一个模拟量输出，它与 Source 电压存在一个倍率关系（可能内部集成了电阻分压）。这也是在典型应用图中 VS 需要外接 RC 滤波器的原因，因为 VS 是模拟量输出，可以连接到单片机的 ADC 端口来检测 Source 电压。

　　接下来，我们分析有趣的驱动部分。这部分可以说是这个芯片设计的亮点所在。从芯片原理框图可以看到，其内部有一个开关电源。为什么理想二极管芯片内部需要一个开关电源呢？其实，这是为了制造一个浮在 Source 上的电压，从而驱动 NMOS 来实现理想二极管的功能。需要注意的是，这个理想二极管的控制 MOS 管并非常用的 PMOS，而是 NMOS。

　　当开关电路工作时，电流先通过蓝色路径给电感充电，然后通过绿色续流路径给电容充电。由于 C2 的上端是 Drain 的电压，所以电容的下端电压会被抬升（浮起来），这个电容的电再给芯片内部的 MOS 管驱动电路供电，从而实现对 NMOS 的驱动。

　　一部分是输入电压的判断部分，这也是理想二极管的逻辑控制部分，它让电路像一个真正的二极管一样工作。NMOS 的驱动部分采用了三个比较器，当源极 Source 电压大于漏极电压 20mV 时，内部稳压器开始工作；当漏极电压大于源极电压 75mV 时，快速打开 NMOS；当漏极电压小于源极电压 4mV 时，关断 NMOS。这样的逻辑与二极管一致，并且由于使用了 MOS 管，能够保证的低压降特性（20mV），这是普通二极管无法达到的。

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