发布日期 : 2023年9月20日 / 最后更新 : 2024年4月25日

完全防止回流电路的必要性

  很多搭载了二次电池的移动式机器,都需要对应由AC/DC适配器及USB等从外部提供的电源,因此需要外部端子。
如果这种机器没有从外部提供的电源,为了防止端子腐蚀、以及从安全的观点出发,需要使二次电池的电压不输出到外部端子。
通常适用于锂电池的充电IC,内置了防止回流功能,不需要考虑向外部端子输出电压。
然而,对于在使用没有内置防止回流功能的充电IC时,以及内置了充电IC的机器与搭载了电池的机器等分离的机器,需要向外部端子输出电压的措施。

课题和目的

作为向外部端子输出电压的措施,简单的方法是使用分立二极管。
然而,分立二极管在正向时产生VF电压下降、在反向偏置时产生漏电流。
特别是在二次电池容量小时,如果反向偏置时的漏电流大,由于二次电池的电池余量降低,是一个致命的问题。
因此,需要漏电流低的完全防止回流电路。

实现方法

最简单且最有效的措施是,使用理想二极管IC构成完全防止回流电路。
如果只是希望得到低漏电流,不使用肖特基势垒二极管,而是通过PN二极管降低漏电流。但是,PN二极管的VF达到0.7~1.0V左右,从外部电源提供电源时,电压下降变得非常大。


肖特基二极管VF为非常小的0.3~0.5V,但漏电流增大到uA~10uA的等级,不能达到消减电池消耗电流的目的。
如果是理想二极管IC,即使考虑了消耗电流,也能把漏电流抑制到1μA以下,可以构成最佳特性的完全防止回流电路。
特别是内置了充电IC的机器与搭载了电池的机器分离时,因为二极管的VF增大而电压下降也增大,而影响二次电池充电,组成电路时,需要使用 VF小的理想二极管IC,或用其他控制FET的电路。


此外还有使用搭载了防止回流功能的负载开关IC的方法。
但是,随产品不同,存在着只有在待机状态下才能防止回流的负载开关IC,需要适当地选择负载开关IC。

优点

  • 通过得到低漏电流,把电池余量下降抑制在最小限度
  • VF变小使得输出电压变动小,有益于系统稳定工作

缺点

  • 与分立二极管相比,产品种类少、兼容性差

动作概要

在此比较了各种类型防止回流电路的实际动作和特性。

1.防止回流特性

以下の画像はVOUTに3.3Vを印加した状態でVINを5V→OPENに変化させた際のオシロスコープ波形にな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。左侧有理想二极管的波形中,VIN端子的电压成为0V;而在没有理想二极管的波形中,从VIN端子测出了VOUT端子的电压。

2.漏电流

以下的图像是在各个不同的环境温度下,就理想二极管与SBD的漏电流进行比较的结果。理想二极管即使在高温下也只有大约0.1μA,而SBD的场合在100μA以上。

总结

在此说明了通过使用理想二极管IC,能简单地构成完全防止回流电路。
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。