根据雪崩性能选择肖特基二极管

案例：如何选择合适的肖特基二极管

用于反向电池保护的肖特基二极管选择标准明确定义为既能满足电子模块的正常工作电流(图1中的If )，也能承受ISO7637-2脉冲。

下面让我们看一下STPS5H100肖特基二极管。这种器件的技术指标如表1所示。

表1：STPS5H100特性。

脉冲5b浪涌测试(图8)是在使用具有自动保护功能的交流发电机场合最具能量的正浪涌脉冲，具有36V浪涌电压、0.5Ω串联电阻、300ms脉冲持续时间--我们可以评估浪涌发生期间STPS5H100上通过的最大电流。

图9：脉冲5b浪涌测试原理图。

根据图9在测试平台上进行测量将产生以下曲线：

图10：瞬态抑制器侧的电流和电压。

上图显示了流经反向电池保护电路的电流和瞬态抑制器上的电压。其中值得注意的是电流脉冲持续时间。为了确保这种电流浪涌兼容STPS5H100，有必要与表1给出的IFSM(浪涌非重复性前向电流)进行比较。这张表显示STPS5H100能够支持最大电流为75 ARMS、持续时间为10ms的正弦波信号。

这种17.2A、70ms指数式浪涌等效于17.2A、154ms的正弦波浪涌(参考AN316应用笔记)。正弦波的变化符合i2t = 常数这个规律。而19A、154ms的浪涌在能量上等效于67A、10ms的正弦波。这样，我们就可以将这个结果与75A、10ms的IFSM指标进行比较。因此我们可以看到STPS5H100能够顺利通过规定的脉冲5b测试。

如果我们看一下图11所示的脉冲1，事情就不一样了，因为肖特基二极管正在反向模式导通。

图11：脉冲1的应用案例。

这个100V VRRM的二极管将激活成反向模式，因为在其端子上的电压是-113.5V(由于电容电荷的原因等于Vsurge + Vbat)。

根据图12(下面第一张图)所示原理图进行Pspice仿真结果可以显示SPTS5H100消耗的功率，如图13所示(下面第二张图)。

图12：脉冲1浪涌测试的Pspice模型。

图13：Pspice仿真结果。

从图13可以看出，峰值功率是118W的三角形状，持续时间约120μs。这种三角波等效于59W、持续时间为120μs的方形脉冲。

现在，为了确保这张图符合STPS5H100特性，我们必须仔细查看图14。

图14：归一化的雪崩功率降级与脉冲持续时间关系。(STPS5H100数据手册中的图3)

这个降级曲线表明，STPS5H100能够消耗的等效雪崩功率为0.035 * PARM = 252W。因此在这个例子中，STPS5H100符合ISO7637-2，可确保良好的反向电池保护功能。

本文小结

连接汽车电源轨的电子模块可能会受到由于不良电池操作引起的极性反转的影响。为了确保电路安全，模块制造商经常会增加一些反向电池保护器件如肖特基二极管，而不是双极型二极管，因为肖特基二极管具有良好的方向传导性能。模块制造商倾向于选择“高”击穿电压(150V)的肖特基管以便通过ISO7637-2脉冲1和脉冲3a测试及分别强加的-100V和-150V浪涌测试。因此方向传导性能没有最优化，因为击穿电压越高，前向压降就越大。

尽管如此，还是可以使用更低击穿电压的肖特基二极管，比如100V的肖特基二极管。如上所述，由于具有更低的压降、能够在ISO7637-2负浪涌测试期间工作在雪崩模式，所以肖特基二极管在方向性传导损耗方面会带来一些好处。