凌力尔特：颠覆传统，理想二极管桥控制器问世

当前，人们通常把焦点放在数字电路的创新上，并在数字芯片中加入越来越多的模拟电路；很多模拟与混合芯片厂商也把创新点集中在集成度提高，和融入更多的数字功能。

但是凌力尔特依然专注于模拟芯片的性能提高。6月底，该公司在京召开新闻发布会，自豪地推出了LT4320 理想二极管桥控制器，号称颠覆了100多年来传统的二极管整流桥架构。应用技术工程师陈东欣透露，该芯片的研制花费了二年半时间。

                                                  市场意义

AC至DC 整流是一项广泛的需求，这意味着 LT4320 拥有一个潜在的巨大市场。特别是对于所有在 AC 线路电压降压之后进行整流以及在空间、功率、电压或排热方面受到限制的系统而言，该器件可使其设计得以简化。

LT4320 的应用包括高达 50V AC 或 72V DC 整流、具有辅助 24V AC / 12V DC 输入的 PoE PD (例如：安保摄像机和无线接入点)、以及 400Hz 机载功率分配。

                                                        市场背景

这种由 4 个采用桥式配置的二极管构建而成的整流器，就是我们教科书上学过的沿袭百年的架构：

图1：二极管桥运作：在图 a 中，当 AC 波形处于其周期的正半周时，用红色和蓝色标出的二极管接通以使电流从输入流至输出。当输入改变极性时，则另外的两个二极管接通，如图 2b 中所示。(资料来源：Wikipedia.org)

无源二极管桥式整流器 (即 Graetz 电路，因其由德国物理学家 Leo Graetz [1856~1941] 发明而得名) 是一种得到广泛使用的电路，在需要进行 AC-DC 转换的地方都会见到这种电路。在大多数场合中，它都体现出简单和经济划算的特点。然而在高功率应用中，二极管会消耗大量的功率，而且当采用低电压输入时，两个固有的二极管压降将大幅削减工作电压。

二极管桥的功率耗散可采用 2 ● 0.6V ● I_L 进行计算，计算结果为 1.2W (在 1A)、12W (在 10A) 和 120W (在 100A)。提升功率耗散需要增加散热工作量，以便及时散热并把二极管温度保持在限值范围之内。在低功率级别下，空余的电路板面积也许足以满足散热的要求，但在较高的功率级别下，就必需布设庞大而笨重的散热器。需要采用单独的电路板装配工序来绑住或栓上这些散热器，因而导致装配成本增加。这些散热器不仅占用电路板面积，而且还会凸立在电路板之上，从而阻塞气流并成为实现小型化的障碍。二极管所产生的热量会影响相邻电路的运作，并因为需要布设风扇以增加气流量而造成冷却成本的增加。风扇在增加噪声的同时还降低了电源效率和可靠性。在有些系统中，气流可能已经受到约束，因而导致排热变得很复杂。例如，为了避免遭受人为的故意破坏以及天气因素的不利影响，安保摄像机采用了封闭式圆顶篷加以防护。对于需要在高环境温度下 (比如：在沙漠中) 运作的系统而言，要想抑制二极管温度的上升，面临的任务则更为棘手。另外，散热器还会增加重量，这一点在某些设计中是很受关注的。在飞机中，经验法则是：取消一磅的重量即可省去另 5 磅的结构重量以及减去携带最初那一磅重量所需的燃料。二极管桥中热损耗使其成为提高 AC-DC 电源转换效率最后的重大障碍之一。

两个二极管压降 (约1.2V) 虽仅为 170V (120V AC 的峰值电压) 的 0.7%，却是 12V 的10% 和9V的13.3%。在诸如安保摄像机等设备中，电源可以由 24V AC 或 12V DC 提供。网络摄像机可以从 48V DC 的以太网端口获取电源 (以太网供电，即 PoE)，而且还保持了这些老式的 24V AC / 12V DC 辅助输入。因此，下游的电源转换器不得不在一个很宽的输入范围内工作。该范围的上限为 57V (由 PoE 指定)，而下限由 12 

±10% 输入设定为 10.8V。辅助输入端上的一个二极管桥式整流器具有两个二极管压降，因而进一步加重了宽工作范围问题，特别是在下限处至 9.6V (= 10.8V – 1.2V)。有时最小电压被规定为 9V，而其在经过二极管桥之后则变成了 7.8V。                                 
                             LT4320

LT4320 是业界首创的理想二极管桥控制器，其采用低损耗 N 沟道 MOSFET替换了全波桥式整流器中的全部 4 个二极管，以显著降低功率耗散并增加可用电压。由于电源效率的提升免除了笨重的散热器，因此缩减了电源尺寸。通过免除二极管桥中固有的两个二极管压降提供了额外的裕度，低电压应用将从中获益。与传统的替代方案相比，MOSFET 桥可实现具有高空间利用率和电源效率的整流器设计。在 DC 至 600Hz 输入频率下，该控制器可为 9V 至 72V 系统工作。

 LT4320 开关控制电路平稳地接通两个适当的 MOSFET，同时将另外两个 MOSFET 保持在关断状态，以阻止反向电流。一个集成型充电泵负责为外部低导通电阻 N 沟道 MOSFET 提供栅极驱动，并不需要外部飞跨电容器。MOSFET 的选择在 1W 到几千 W 的功率级别范围内提供了最大的灵活性。

LT4320 提供了两种选项：LT4320 设计用于 DC 至 60Hz 电压整流，而 LT4320-1 则专为 DC 至 600Hz 电压整流而设计。LT4320 规格在 −40^oC 至 85^oC 的工业温度范围，其可提供紧凑型 8 引脚 3mm x 3mm DFN 封装，以及具有增大的高电压引脚间距之 12 引脚 MSOP 封装。

                                                      特性和优势

这里列举了部分LT4320提供的特性及其各自的优势：

· 二极管桥整流器的低损耗替代方案：最大限度地提高了电源效率和可用电压，免除了笨重的散热器。

· 控制外部 N 沟道 MOSFET

· 宽工作范围：9V 至 72V (具有 80V 的绝对最大额定值)

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