發布日期 : 2023年9月20日 / 最近更新 : 2024年4月25日

完全防止回流電路的必要性

許多搭載了二次電池的移動式機器,都需要對應由AC/DC適配器及USB等從外部提供的電源,因此需要外部端子。
如果這種機器沒有從外部提供的電源,為了防止端子腐蝕、以及從安全的觀點出發,需要使二次電池的電壓不輸出到外部端子。
通常適用於鋰電池的充電IC,內建了防止回流功能,不需要考慮向外部端子輸出電壓。
然而,對於使用沒有內建防止回流功能的充電IC時,以及內建了充電IC的機器與搭載了電池的機器等分離的機器,需要向外部端子輸出電壓的措施。

課題和目的

作為向外部端子輸出電壓的措施,簡單的方法是使用分離式二極體。
然而,分立二極體在正向時產生VF電壓下降、在反向偏壓時產生漏電流。
特別是在二次電池容量小時,如果反向偏壓時的漏電流大,由於二次電池的電池餘量降低,是一個致命的問題。
因此,需要漏電流低的完全防止回流電路。

實作方法

最簡單且最有效果的措施是,使用理想二極體IC構成完全防止回流電路。


如果只是希望得到低漏電流,不要使用肖特基勢壘二極體,而是透過PN二極體降低漏電流。 但是,PN二極體的VF達到0.7~1.0V左右,從外部電源提供電源時,電壓下降變得非常大。
此外,蕭特基二極體VF為非常小的0.3~0.5V,但漏電流增加到uA~10uA的等級,無法達到消減電池消耗電流的目的。


如果是理想二極體IC,即使考慮了消耗電流,也能把漏電流抑製到1μA以下,可以構成最佳特性的完全防止回流電路。
特別是內建了充電IC的機器與搭載了電池的機器分離時,因為二極管的VF增大而電壓下降也增大,而影響二次電池充電,組成電路時,需要使用VF小的理想二極體IC, 或用其他控制FET的電路。
另外還有使用搭載了防止回流功能的負載開關IC的方法。


但是,隨產品不同,存在著只有在待機狀態下才能防止回流的負載開關IC,需要適當地選擇負載開關IC。

優點

  • 透過得到低漏電流,把電池餘裕下降抑制在最小限度
  • VF變小使得輸出電壓變動小,有益於系統穩定工作

缺點

  • 與分立二極體相比,產品種類少、相容性差

動作概要

在此比較了各種類型防止回流電路的實際動作和特性。

1.防止回流特性

以下以下的图像是在印加了3.3V的VOUT的状态下,使VIN从5V→OPEN变化时的示波器波形。左侧有

以下的影像是在印加了3.3V的VOUT的狀態下,使VIN從5V→OPEN變化時的示波器波形。 左側有理想二極體的波形中,VIN端子的電壓變成0V;而在沒有理想二極體的波形中,從VIN端子測出了VOUT端子的電壓。

2.漏電流

以下的影像是在各個不同的環境溫度下,就理想二極體與SBD的漏電流進行比較的結果。 理想二極體即使在高溫下也只有約0.1μA,而SBD的場合在100μA以上。

總結

在此說明了透過使用理想二極體IC,能簡單地構成完全防止回流電路。
需要注意的是,對於搭載了防止回流功能的負載開關等,隨產品控制防止回流的方式不同,有可能在輸入端輸出了輸出端電壓。

需要注意的是,对于搭载了防止回流功能的负载开关等,随产品控制防止回流的方式不同,有可能在输入端输出了输出端电压。