并联理想二极管：使用MAX40200作为可扩展的构建模块

本应用笔记将研究多个MAX40200 IC并联使用及其组合性能。多理想二极管方案应提供与单个较大器件相同的特性，其系数应基于所使用的MAX40200 IC数量。

介绍

MAX40200是理想的二极管电流开关，降幅很小 它接近肖特基二极管好一个数量级的电压。 该器件可对自身和任何下游电路进行热保护，使其免受 过热条件。禁用时（EN = 低），它会阻断高达 任一方向均为 6V，适用于大多数低压便携式 电子设备。当反向偏置时，它的泄漏量比许多可比的肖特基少 二极管。MAX40200工作在1.5V至5.5V电源电压。

MAX40200理想二极管具有 许多好处包括：

7μA 低静态电源电流

低 功耗为 1A，仅为 125μW

小 I 的压降约为 18mVF高达 100mA

少 超过100μs的反向/关断时间

4 凸块 节省空间的 WLP 封装

启用/禁用 控制和热关断

在许多电路中， 理想二极管的功能是必需的，但电流要高得多。一 MAX40200等理想二极管的有用之处在于，因为它们 使用 MOSFET 而非二极管实现，它们固有地共享任何负载 当前。本应用笔记研究在 并行及其组合性能。

多重理想二极管 解决方案应提供与单个较大设备相同的特性 系数基于所使用的MAX40200器件数量。这允许 我们将两个并联用于 2A 系统，并通过扩展使用四个并联 用于 4A 系统。

实验结果

图 1 显示了四个 MAX40200器件并联电流高达4A。如果设备已放置 彼此靠近，每个设备的温度彼此接近。 由于设备处于相同的温度，因此它们应具有相似的温度 特性。图1a显示了正向压降的直流特性 与正向电流的关系。图1b所示为MAX40200器件的比较 和四个MAX40200器件，确认一个MAX40200的特性 器件和四个MAX40200器件非常相似。

图1.典型应用电路增加 均流以承载高电流。

图 1a.曲线 a、b 和 c 是直流特性 显示器件上的正向压降与通过器件的正向电流的关系。

图 1b.一个MAX40200器件和四个器件的比较 MAX40200器件

图 2 显示了 用于启用和禁用应用电路响应的原理图设置。 曲线 2a 和 2b 显示了观察到的结果。

图2.启用/禁用响应的设置。

曲线 2a。启用瞬态 （I前轮驱动= 4A）。

请注意，V在展品 上图中的瞬态。这是由于负载调整响应 从 0 到 4A 供电时使用的电源。此瞬态 在 V 处也可以看到效果负荷。

曲线 2b。启用/禁用瞬态 （I前轮驱动= 4A）。

曲线 3a 显示负载 瞬态响应。图3所示为电路设置示意图 测量负载瞬态响应。在某些情况下，可能会很重 加载可能会在短时间内发生，并且通过设备必须能够 提供如此多的电流，而V几乎没有变化前轮驱动这是因为 V负荷（五）通常是电源 后续电路。

图3.负载瞬态响应的设置。

曲线 3a。负载瞬态响应（I前轮驱动= 200mA 至 3.8A）。

以下设置 图4所示原理图使用标准肖特基二极管（CMSH5-20：20V，5A 肖特基）与4个MAX40200器件配合使用。瞬态创建于 VHNS模拟二极管ORing/电源路径选择场景。

当 VHNS（3.3V） 为 小于V合1（3.6V）， V合1被选中，二极管 D1 为 反向偏向。当 VHNS大于3.6V，D1开始导通 和 U1 到 U4 关闭。 曲线4a显示了图的瞬态响应 4电路。

图4.使用标准二极管的二极管ORing应用 和4个MAX40200器件。

曲线 4a。二极管 或瞬态响应。

曲线 4b。二极管ORing瞬态响应。

PCB 布局注意事项

图5所示为使用4个MAX40200并联器件的典型电路板布局示例。如 显示，VDD和板上的OUT走线具有相当大的岛空间 铜浇注以降低走线电阻并降低电流 密度。V型DD和 OUT 走线存在于顶层，没有过孔 被使用。由于确保负载电流均分的物理机制是 在散热方面，并联的理想二极管应尽可能靠近 彼此。鉴于电流可能相当大，或者不会 需要并联的零件， PCB应使用最厚的铜可用. 这样做有助于分散热量并减少高电流下的压降。注意 WLP 封装最适合并联多个单元，因为 小尺寸和良好的导热性允许足够的热耦合 使此方法切实可行。

图5.布局技术示例。

如图 6 所示， 零件彼此相距 12 毫米（484 密耳）放置，确保所有 MAX40200器件具有等效的热性能。远离并联设备 来自重要的外部热源。如果不这样做，将拥有所有 器件在较高温度下工作，从而增加内部 R上. 每个器件上的电路板温度不相等导致电流不相等 共享。主路径上的过孔（VDD或 OUT） 不建议添加 寄生电感和有效R的提高上在前方 路径，从而增加压降（V前轮驱动).

图6.相邻放置MAX40200之间的距离 装置。

图 7 显示了 环境温度与包含并联的电路板之间的温差 MAX40200器件可以观察到温差直接 与通过器件的正向负载电流成正比。这个结果 使用图5中的电路板获得。

图7.调节环境板温度与 环境温度。

为什么使用 多个并行设备工作得很好

MOSFET 的导通电阻具有 强大的正温度系数，确保更热的MOSFET 具有比较冷的MOSFET更大的电阻，迫使较冷的MOSFET采取 更近一点。因此，两个MOSFET建立了热平衡 匹配当前余额。良好的PCB布局确保了这种热平衡. 一般来说，将零件靠近放置在一起就足够了，但如果有另一个 PCB上散发大量热量的器件，由 这种器件改变了并联理想的均流平衡 二极管。

晶圆级封装和封装器件的差异

上述调查是 针对WLP（晶圆级封装）执行，最适合并联 多个单元，因为非常小的尺寸，其封装特性，以及 良好的导热性允许足够的热耦合来实现这一点 方法实用。

由于更高的热 SOT23封装的电阻（内部键合线电阻），电流 共享正向压降 （V前轮驱动） 不如 WLP对应方。此外，任何额外的热梯度都具有显着的 即使 SOT 封装间距非常近，也能产生影响。建议 将本封装中的理想二极管降额至全规格的 75%。

总结

MAX40200已证明 并行连接两个以及并行连接四个时，可以很好地缩放。两个直流 特性和瞬态响应表明均流接近 理想且瞬态性能不下降。MAX40200可扩展， 允许它用于许多需要更高电流或更低电流的应用 电压降超过单个器件的承受能力。

审核编辑：郭婷