摘要：在一些电力系统应用中，尤其是储能系统中，为了保证储能电池和系统的安全性，往往会在电路设计中增加二极管器件做单向导电用。传统的二极管损耗大体积大，不利于提高系统整体效率和小型化。然而理想二极管可以解决以上问题。
关键词：电流检测；理想二极管：单向导电；智能二极管；损耗
1、引言
在电力电子行业，功率二极管是常用的电子元器件之一，最大特点在于能够应用于高功率场合实现单向导电性，然而由于功率二极管存在固有的0.6V以上的导通压降，在应用于高功率或大电流场合时，特别是对于低电压大电流的场合，二极管会消耗大量的功率，因此便需要布设体积较大的散热器及散热系统，将二极管的温度保持在限定范围内，从而导致应用成本大幅增加，产品设计受到局限，不利于产品的小型化设计。
理想二极管是指正向导通压降趋向于0的二极管。在现实中，理想二极管是由可控制的N沟道MOSFET和相应的驱动电路组成，由于MOS管导通电阻一般较低，同时具有过大电流的能力，所以通过对N-MOSFET的开通与关断控制，实现其单相电流的导通二极管特性，同时较低的导通电阻使导通压降趋向于0，具备理想二极管的特性。由此可见，理想二极管的设计和使用可以大大降低功率二极管在高功率大电流使用场合的导通损耗。
2、对目前市场上理想二极管分析
现有市面上的理想二极管电路多采用测量输入电路、输出电路电压差的方式，通过压差来控制N-MOSFET的开通与关断，但是普遍存在由于精度问题导致的低压差时误导通、误关断等问题，存在一定的使用风险。另外，电压差较小时，容易出现采样误差或者辐射干扰等，从而出现误开关现象。
要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于电流检测控制的理想二极管电路，该基于电流检测控制的理想二极管电路能解决二极管耗散功耗过高和现有理想二极管电路存在误开关的风险问题。
3、基于电流检测控制的理想二极管设计
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于电流检测控制的理想二极管电路，包括隔离电源模块、N-MOS管Q1、N-MOS管Q1驱动电路、光电隔离电路、光耦驱动电路、电流检测与滞回比较电路。
隔离电源模块电路用于为N-MOS管Q1驱动电路、光耦驱动电路及电流检测与滞回比较电路提供电源。
N-MOS管Q1驱动电路，用于实现N-MOS管Q1的通断控制。
光电隔离电路用于将N-MOS管Q1驱动电路的电平与电流检测与滞回比较电路的电平进行隔离，实现隔离驱动。
光耦驱动电路用于对光电隔离电路中光耦信号的反相驱动。
电流检测与滞回比较电路通过电流检测电阻实现电流的采样，并通过运算放大器进行调理，调理信号通过滞回比较器，滞回比较器输出信号连接光耦驱动电路；通过设置比较点的门限值来避免光耦控制信号的震荡及误开通；比较点的门限值包括启动门限值和关断门限值。
当电流检测与滞回比较电路中电流的采样值大于启动门限值后，光耦控制信号控制N-MOS管Q1导通，降低理想二极管损耗；当电流检测与滞回比较电路中电流逐渐变小，电流采样值小于关断门限值后，光耦控制信号控制N-MOS管Q1关断，实现理想二极管的单相导电性。
4、结论
本设计电路使用MOSFET器件替代二极管，通过检测电流控制MOSFET的开通和关断，不仅做到正向导通反向截至的二极管特性，而且在正向导通中嫌小了二极管的压降，从而降低损耗，减少散热所需的面积进而缩小装置体积。满足了理想二极管的特性。
参考文献：
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[2]王勤.几种直流供电防反接保护电路的分析[J].电子技术与软件工程，2018（15）：216.
论文作者:陈本焱
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：电路论文; 电流论文; 理想论文; 门限论文; 导通论文; 功率论文; 光耦论文; 《电力设备》2018年第24期论文;