在汽车电子系统中，由于电源反接、快速负脉冲群、微关断、叠加交流等防护要求，需要设计防反电路。常见电路中，依赖肖特基二极管实现电池反接保护和电源冗余（ORing）设计。然而，随着功率密度和效率要求飙升，传统方案已显疲态——您是否还在为那0.5V正向压降导致的散热和效率损失而头疼？
汽车电子需要考虑的电源输入防反情形示意
方案一：肖特基二极管的困境---效率与散热的双重枷锁
二极管防反方案示意
电源反向响应示意
肖特基二极管防反虽然可以有效防电源反接及反向电流，但是其典型压降较大，带来一些应用问题。一方面，当控制器电流较大时，二极管压降*电流产生较大的功率，这些功率只能通过热能散出去，除了造成能量浪费，当热量聚集时会造成元器件永久损坏；另一方面，当电压偏低时，二极管压降会降低IC的输入电压，吞噬系统裕量，严重时会造成低压重启，可能造成批量缺陷事故。以下用一些实际型号的参数方便直观对比。
◇能量浪费&热风险：10A电流下，典型肖特基二极管（如STPS20M60S）产生4.65W热损耗，产生极大热失效风险，而MOSFET方案（如DMT6007LFG）仅0.35W
◇系统裕量吞噬者：汽车冷启动时电池电压低至3V，0.5V压降竟占可用电压的17%！可能造成后端电源或控制器芯片复位。
◇高温陷阱：150°C时60V肖特基反向漏电流达100mA，-60V时产生6W额外损耗。使得极限工况设计变得棘手。
为了解决上述肖特基防反问题，汽车工程应用在大电流场景下通常会使用MOS进行防反接处理。
方案二：MOS防反接--工程救星OR 仍有BUG陷阱？
为了降低二极管的正向压降， 可以将肖特基二极管替换为 P 沟道 MOSFET，并使其体二极管与肖特基二极管的方向相同。在电池正常工作期 间，MOSFET 的体二极管将被正向偏置，并导通很短的时间，直到栅极电压被拉至源极以下时会将 MOSFET 导通。当电池极性反转时，栅源电压变为正电压，并将 MOSFET 关断，从而保护下游电路免受负电压的影响。
PMOS防反方案示意
电源反向响应示意（12V 快速变为 -20V 的动态反极性条件）
二极管防反与PMOS防反时，输入短路和电源微中断是的响应波形
上图是二极管防反与PMOS防反时，叠加交流波形响应波形
可以看到其在反向电压时，无法实现反向电流截止，从而导致输出电容快速掉电，也叠加交流波形也无法整流。
在电源防反设计中，MOS管方案曾被视为「性价比之王」，但是其本身也存在无法防反向电流先天缺陷，其优势与问题汇总如下。
1）PMOS高侧防反方案
优势：◇部署简单，成本低廉：仅需1颗MOS+2电阻
◇低压性能优异：12V系统导通电阻可以达到数mΩ级别
问题：核心是无法防反向电流
◇输入短路时，输出电容短路点放电，导致输出电压崩溃；
◇动态反极性失效：如-20V脉冲输入时，输出电容完全放电，后端电路将会复位，从而可能无法满足电性能测试；
◇当输入电压小于4V时，Rds_on飙升300%，低压下需要考虑MOS热风险及吞噬电压裕度风险（这部分同二极管防反）
2）N-MOS低侧防反接方案
这种防反在电源输入几乎很少应用，多数应用在局部电路，如Highside电路防反。
优势：◇导通电阻更低（同尺寸比P-MOS低30%）
◇无体二极管反向导通风险
问题：◇系统接地扰动：MOS管在返回路径，开关时引起GND跳变
◇启动失效：电池电压＜MOS阈值时无法导通。容易在低温下表现功能异常。
写到这里，小结一下：
那就没有方案能解决上述问题了么?
有，当然有，这就是这里要重点介绍的理想二极管。
方案三：理想二极管方案---且看他如何碾压传统方案
为了解决前述二极管防反高压降、高功率损失、热失效的痛点，及MOS防反无法防反向电流从而导致输出电容电压崩塌的问题，理想二极管控制横空出世，其即集成了MOS低压降特性，又具备类似肖特基快速关断防止反灌电流特性，是电源输入防反一种理想而终极解决方案。下面以TI LM74700-Q1参数为例介绍。
静态反极性 输入短路的响应
负脉冲响应 微中断响应
叠加交流响应
关键性能对比
| 测试场景 | 肖特基方案 | P-MOSFET方案 | 理想二极管方案 LM74700-Q1 |
| 静态反极性 | 输出隔离 | 输出隔离 | 输出隔离 |
| 动态反极性 | 缓慢放电 | 完全放电 | 缓慢放电 |
| 输入微短路 | 1ms内阻断 | 输出电压崩溃 | 0.77μs阻断 |
| 冷启动性能 | 压降吞噬17%电压 | 3.2V时近乎失效 | 3.2V全功能运作 |
| 方案尺寸 | 140mm²(>6A) | 120mm² | 37.1mm² |
从上述响应可以看出，其完美避开了二极管单MOS防反的所有缺点，而集成了他们的优点。
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注:图形来源自参考文档和网络，仅做交流学习使用。
参考资料：
1.《什么是理想二极管控制器》---TI.COM
2.防反保护电路的设计（上篇） | 文章 | MPS
