穩健的電子系統通常配備多個不同電源，且需通過開關實現電源間的隔離，避免相互干擾造成損壞。多數情況下，會在電源路徑中設置多個二極管，確保各電源相互獨立。

但更靈活、高效的方案是采用理想二極管。這類場景中可使用多種理想二極管：一種允許輸入電源軌的選擇不受電壓等級限制，另一種更簡單的類型則始終由電壓更高的電源為系統供電。

各類電子系統都可能采用多電壓源供電。例如，電池供電設備通常設計為可使用插入式電源適配器替代主電源（電池）；通過 USB 為主電源額外配備壁插式 AC-DC 轉換器供電，也是常見設計。

擁有多個電源不僅對消費者和其他用戶有利，還通過冗余提升了穩定性。

多電壓源需要精心設計

采用多個不同電壓源供電，必然要求更精細的電路設計。關鍵是要防止一個電源的電流反向流入其他電源，否則可能造成設備損壞。

圖 1 展示了一種簡單的閑置電壓源保護電路，在電源路徑中接入二極管。這種方案可靠性高，但存在一個主要局限：在此配置下，始終由電壓更高的電源為負載供電。

此外，二極管會在電源路徑中產生 150 至 450mV 的壓降，導致額外功耗，在低電壓場景下這一問題尤為突出。對于電池供電設備而言，更高的功耗是不受歡迎的。

設計中考慮理想的二極管

為了克服這些缺點，理想二極管是一個潛在的選擇。理想二極管一詞指的是使用功率半導體器件（通常是MOSFET）而非普通二極管的元件。在導通狀態下，理想二極管的降伏顯著較低。該電壓降基于開關的實際電流流，并依賴于功率MOSFET的導通電阻（RDS（ON））。

圖2中，電路中的理想二極管由一對LT4422器件執行。由于功率路徑上的導通電阻極小，僅為50 mΩ，這些芯片具有低電壓降。集成電路本身的功耗僅為10 μA，進一步最小化了總功率損耗。圖中展示了一個附加功能：可以添加LED作為指示器，表示任何電壓源在為負載供電。

圖 2 中的電路可替代圖 1 的設計，主要區別在于前者功耗更低，且新增了 LED 指示功能。

但兩者有一個共同特性：均由額定電壓更高的電源為負載供電。LT4422 理想二極管配備使能引腳（SHDN），但當輸入（IN）電壓高于輸出（OUT）電壓時，內置 MOSFET 的體二極管會開始導通。

為避免這種情況，可選用 LT4422 的衍生型號 LT4423—— 其電源路徑中采用一對背靠背 MOSFET。這種布局確保，若另一顆 MOSFET 未同時導通，相應的體二極管不會允許電流通過。

圖 3 展示的電路設計中，可自由選擇供電電壓為負載供電。但需權衡的是，該方案需要兩個集成 MOSFET，因此導通時電源路徑的電阻從 LT4422 的 50mΩ 增至 LT4423 的 200mΩ。

雙 MOSFET 器件的另一優勢是具備熱關斷功能。與傳統二極管不同，這類理想二極管在元件溫度升至 160°C（典型值）以上時會自動關斷。這一特性對于開發超高穩健性系統極具價值。

結論

理想二極管是常規二極管的有用替代品，以提高能在多種不同電源上運行的系統中的功耗效率。除了減少功率損耗外，理想的二極管還為工程師提供了更多靈活性，使他們能夠在系統中集成更多功能。此外，它們易于使用，設計也簡單。當使用高度集成的設備如LT4422和LT4423時，這種現象尤為明顯。