MPS MPQ5850智能二极管控制器的独特优势

在上一期内容中，我们深入讨论并总结了电池防反保护电路的必要性以及现有方案的局限性。

为了满足前端对大电流、快速响应和小占地面积的需求，MPS 开发了基于Boost驱动模式的MPQ5850-AEC1，它是一款智能的汽车级理想二极管控制器，采用TSOT23-8的超小封装，芯片尺寸只有2mm*3mm，可以高效驱动外部N-MOSFET来代替传统肖特基二极管或P-MOSFET进行汽车前端反向输入保护。

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图1 MPQ5850及其典型应用电路

01创新设计，性能优异

MPQ5850芯片内部集成的Boost变换器采用固定峰值电流模式控制，可以高效地产生一个高于Drain端12V的电压，确保精准、稳定地驱动外部N-MOSFET。

图2 MPQ5850的功能框图

当Boost变换器输出的浮动电压低于12V时，其控制电路即刻会发送一个开通脉冲，驱动Boost的下管导通，电感进入充电状态。当电感电流上升到设定的峰值电流220mA时，该脉冲结束，下管截止，电感随即通过二极管续流，进入放电状态，直到电感电流减小至0mA，下一个开通周期才会重新启动。

图3 MPQ5850内部集成的Boost的工作时序图

这种固定峰值电流模式控制使得Boost的开关频率只有800Hz左右，进而带来很小的静态功耗（4μA的关断电流和30μA的静态工作电流），也使该设备成为电池供电应用的理想选择。

02极小的导通压降

MPQ5850通过精密调控外部N-MOSFET的Gate电压，确保其两端压降(VSD）恒定在仅20mV。面对负载电流的动态变化，该器件展现出卓越的响应能力：当负载电流上升时，Gate电压同步上升，直到MOSFET实现完全导通；而当负载电流下降时 ，Gate电压又能精准下调，使MOSFET恰好处在理想的线性工作区，持续保持20mV的超低压降。这一特性显著减少了系统在实际应用中的功率损耗，特别是在大电流场景下，MPQ5850的出色表现成为降低功耗、提升能效的理想之选。

图4 Gate驱动状态切换

03超快的保护速度与杰出的整流功能

MPQ5850凭借其出众的栅极驱动能力（170mA上拉电流），远超市场上常见的charge pump驱动方案（典型为20mA上拉电流），显著优势不言而喻。

同时由于芯片正常工作于20mV调制状态，使得外部的N-MOSFET工作于理想的线性工作区而保持较低的Vgs。因此，在面对负压或反流状况，MPQ5850展现出超乎寻常的瞬态响应速度，迅速且精准地为后级电路提供全面保护，确保系统安全稳定的运行。

MPQ5850出众的防反能力和输入电压整流性能，确保其完全符合严苛的ISO 16750和ISO 7637标准。如图4所示，该器件在面对IV级别的负脉冲测试和100kHz输入叠加高频交流信号测试时，均展现出卓越的性能。

图5 MPQ5850的ISO 16750负向脉冲测试与ISO 7637输入整流能力测试波形

04卓越的Cold Crank工作特性

MPQ5850的独特之处在于，其内部电路运行并非依赖VBATT供电，而是由漏极电压（VOUT）直接驱动。这一设计使得，只要VOUT超过其UVLO阈值电压，即使在极端冷启动条件下（当VBATT降至0V时），MPQ5850仍能稳定工作。

图6 MPQ5850的冷启动测试波形

如果VOUT下降到UVLO阈值以下，则器件将GATE引脚下拉到SOURCE引脚（也是N-MOSFET的源极），直到boost输出电容CRES上的电压放电到其UVLO阈值之下。这允许该设备在有低电压瞬变时（例如冷起动条件）期间还能正常工作维持正向电压降最小化。

当VOUT降至UVLO阈值以下时，驱动电路由Boost输出电容CRES继续供电，直到CRES两端压降低于其UVLO阈值电压时，GATE引脚才会拉低至与SOURCE引脚（即N-MOSFET源极）平齐，将N-MOSFET关断。此举确保系统在遭遇如冷启动等低电压瞬变状况时，该设备也能保持稳健运行，最大限度地减小正向电压降，确保性能稳定且高效。

05超前的报警指示

MPQ5850集成Power Good（PG）引脚，可以用于指示MPQ5850的状态。当芯片被禁用或Boost输出失调时，PG会拉低，指示错误行为。同时，当Vsd>75mV超过17us时，PG也会发送错误警告信号来指示过流状态。

图7 Power Good测试波形

06优越的EMI性能

MPQ5850内部的Boost变换器，以800Hz的开关频率稳定运行，巧妙地规避了对额外EMI滤波器地需求，如此一来，即使面临严苛的EMI环境，该芯片也能游刃有余，展现出卓越的电磁兼容性能。

图8 MPQ5850在CISPR25 Class 5下CE和RE 的EMI表现

总结                         

MPQ5850智能二极管控制器，以其独特的优势，为用户实现全方位、高效的解决方案。它不仅能显著提升系统效率，更在降EMI干扰方面表现出色。即使面临严苛环境挑战，如冷启动和输入叠加高频AC的形况，仍能稳定可靠地运行。

另外，在MPQ5850防反的解决方案之上，我们已经成功开发出了MPQ5852，新增电池电压与负载电压的过压(OV)、欠压(UV)检测与诊断功能，提升系统防护和监控能力。

MPS 现可提供全系列符合AEC-Q100规格的汽车电源芯片方案，拥有包括升降压与升压DCDC、降压DCDC、PMICs、线性稳压（LDO）、LED驱动、USB（无线）车充、电机驱动、半桥驱动、负载开关、D类音频功放、电压监测、电流监测、多相电源、传感器芯片、ADAS电源管理等完善的产品矩阵。