在上一期內容中，我們深入討論并總結了電池防反保護電路的必要性以及現有方案的局限性。

為了滿足前端對大電流、快速響應和小占地面積的需求，MPS 開發了基于Boost驅動模式的MPQ5850-AEC1，它是一款智能的汽車級理想二極管控制器，采用TSOT23-8的超小封裝，芯片尺寸只有2mm*3mm，可以高效驅動外部N-MOSFET來代替傳統肖特基二極管或P-MOSFET進行汽車前端反向輸入保護。

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圖1 MPQ5850及其典型應用電路

01創新設計，性能優異

MPQ5850芯片內部集成的Boost變換器采用固定峰值電流模式控制，可以高效地產生一個高于Drain端12V的電壓，確保精準、穩定地驅動外部N-MOSFET。

圖2 MPQ5850的功能框圖

當Boost變換器輸出的浮動電壓低于12V時，其控制電路即刻會發送一個開通脈沖，驅動Boost的下管導通，電感進入充電狀態。當電感電流上升到設定的峰值電流220mA時，該脈沖結束，下管截止，電感隨即通過二極管續流，進入放電狀態，直到電感電流減小至0mA，下一個開通周期才會重新啟動。

圖3 MPQ5850內部集成的Boost的工作時序圖

這種固定峰值電流模式控制使得Boost的開關頻率只有800Hz左右，進而帶來很小的靜態功耗（4μA的關斷電流和30μA的靜態工作電流），也使該設備成為電池供電應用的理想選擇。

02極小的導通壓降

MPQ5850通過精密調控外部N-MOSFET的Gate電壓，確保其兩端壓降(VSD）恒定在僅20mV。面對負載電流的動態變化，該器件展現出卓越的響應能力：當負載電流上升時，Gate電壓同步上升，直到MOSFET實現完全導通；而當負載電流下降時 ，Gate電壓又能精準下調，使MOSFET恰好處在理想的線性工作區，持續保持20mV的超低壓降。這一特性顯著減少了系統在實際應用中的功率損耗，特別是在大電流場景下，MPQ5850的出色表現成為降低功耗、提升能效的理想之選。

圖4 Gate驅動狀態切換

03超快的保護速度與杰出的整流功能

MPQ5850憑借其出眾的柵極驅動能力（170mA上拉電流），遠超市場上常見的charge pump驅動方案（典型為20mA上拉電流），顯著優勢不言而喻。

同時由于芯片正常工作于20mV調制狀態，使得外部的N-MOSFET工作于理想的線性工作區而保持較低的Vgs。因此，在面對負壓或反流狀況，MPQ5850展現出超乎尋常的瞬態響應速度，迅速且精準地為后級電路提供全面保護，確保系統安全穩定的運行。

MPQ5850出眾的防反能力和輸入電壓整流性能，確保其完全符合嚴苛的ISO 16750和ISO 7637標準。如圖4所示，該器件在面對IV級別的負脈沖測試和100kHz輸入疊加高頻交流信號測試時，均展現出卓越的性能。

圖5 MPQ5850的ISO 16750負向脈沖測試與ISO 7637輸入整流能力測試波形

04卓越的Cold Crank工作特性

MPQ5850的獨特之處在于，其內部電路運行并非依賴VBATT供電，而是由漏極電壓（VOUT）直接驅動。這一設計使得，只要VOUT超過其UVLO閾值電壓，即使在極端冷啟動條件下（當VBATT降至0V時），MPQ5850仍能穩定工作。

圖6 MPQ5850的冷啟動測試波形

如果VOUT下降到UVLO閾值以下，則器件將GATE引腳下拉到SOURCE引腳（也是N-MOSFET的源極），直到boost輸出電容CRES上的電壓放電到其UVLO閾值之下。這允許該設備在有低電壓瞬變時（例如冷起動條件）期間還能正常工作維持正向電壓降最小化。

當VOUT降至UVLO閾值以下時，驅動電路由Boost輸出電容CRES繼續供電，直到CRES兩端壓降低于其UVLO閾值電壓時，GATE引腳才會拉低至與SOURCE引腳（即N-MOSFET源極）平齊，將N-MOSFET關斷。此舉確保系統在遭遇如冷啟動等低電壓瞬變狀況時，該設備也能保持穩健運行，最大限度地減小正向電壓降，確保性能穩定且高效。

05超前的報警指示

MPQ5850集成Power Good（PG）引腳，可以用于指示MPQ5850的狀態。當芯片被禁用或Boost輸出失調時，PG會拉低，指示錯誤行為。同時，當Vsd>75mV超過17us時，PG也會發送錯誤警告信號來指示過流狀態。

圖7 Power Good測試波形

06優越的EMI性能

MPQ5850內部的Boost變換器，以800Hz的開關頻率穩定運行，巧妙地規避了對額外EMI濾波器地需求，如此一來，即使面臨嚴苛的EMI環境，該芯片也能游刃有余，展現出卓越的電磁兼容性能。

圖8MPQ5850在CISPR25 Class 5下CE和RE 的EMI表現

總結

MPQ5850智能二極管控制器，以其獨特的優勢，為用戶實現全方位、高效的解決方案。它不僅能顯著提升系統效率，更在降EMI干擾方面表現出色。即使面臨嚴苛環境挑戰，如冷啟動和輸入疊加高頻AC的形況，仍能穩定可靠地運行。

另外，在MPQ5850防反的解決方案之上，我們已經成功開發出了MPQ5852，新增電池電壓與負載電壓的過壓(OV)、欠壓(UV)檢測與診斷功能，提升系統防護和監控能力。

MPS 現可提供全系列符合AEC-Q100規格的汽車電源芯片方案，擁有包括升降壓與升壓DCDC、降壓DCDC、PMICs、線性穩壓（LDO）、LED驅動、USB（無線）車充、電機驅動、半橋驅動、負載開關、D類音頻功放、電壓監測、電流監測、多相電源、傳感器芯片、ADAS電源管理等完善的產品矩陣。