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Der Vorteil von Schottky-Dioden gegenüber herkömmlichen Dioden liegt darin, dass sie schnell schalten und einen geringeren Durchlass-Spannungsabfall aufweisen, sodass die Verlustleistung und die Wärmeentwicklung reduziert werden. Diese Reduzierung ist für den Erhalt des Wirkungsgrads und den Schutz empfindlicher Bauteile unerlässlich. Ähnlich wie herkömmliche Dioden können Schottky-Dioden Schäden durch Verpolung verhindern. Außerdem eignen sie sich aufgrund ihrer Fähigkeit, Transienten zu begrenzen, hervorragend für robuste Designs und den Schutz vor elektrischen Störungen.

Dennoch verursachen Schottky-Dioden trotz ihres geringeren Durchlass-Spannungsabfalls immer noch Leistungsverluste, die insbesondere bei höheren Strömen erheblich sein können. Aufgrund ihrer Baugröße und der Anforderungen an die Wärmeableitung können sie den Gesamtformfaktor, der zur Erfüllung thermischer Anforderungen notwendig ist, deutlich vergrößern.

In modernen Designs kommen häufig PMOS-Transistoren zum Einsatz, um diese Einschränkungen zu umgehen, da sie aufgrund ihrer sehr niedrigen Durchlass-Leitungsspannung und ihres geringen RDS(ON) die Leistungsverluste erheblich reduzieren. Allerdings fehlt ihnen die Fähigkeit, Rückstrom zu blockieren, sodass sie für O-Ring-Schaltungen bei mehreren Stromquellen ungeeignet sind.

Die Vorteile integrierter idealer Dioden

Integrierte ideale Dioden vereinen das Beste aus beiden Welten, indem sie den geringen Leistungsverlust und den geringen Durchlass-Spannungsabfall von PMOS-Transistoren mit den robusten Merkmalen für den Fehlerschutz von Dioden kombinieren. Ideale Dioden blockieren den Rückstrom und bieten so eine echte O-Ring-Funktion, wenn mehrere Quellen vorhanden sind. Dadurch sind sie besonders effektiv in redundanten Stromversorgungssystemen oder Applikationen, bei denen eine nahtlose Stromumschaltung erforderlich ist.

Ideale Dioden haben einen deutlich geringeren Durchlass-Spannungsabfall als Schottky-Dioden, was die Verlustleistung und Wärmeentwicklung reduziert und somit den Wirkungsgrad des Systems verbessert. Darüber hinaus trägt ihr geringer Rückwärts-Leckstrom dazu bei, Energieverluste im Standby- oder Niedrigleistungsbetrieb zu minimieren, was bei batteriebetriebenen Applikationen von entscheidender Bedeutung ist.

Fazit

Konventionelle Schottky-Dioden zeichnen sich durch schnelle Schaltzeiten und einen geringen Durchlass-Spannungsabfall aus, verursachen jedoch insbesondere bei hohen Strömen immer noch erhebliche Leistungsverluste und Wärmeentwicklung. PMOS-Transistoren sind zwar effizienter, verhindern jedoch nicht den Rückstrom, was ihren Einsatz in Systemen mit mehreren Stromversorgungen oder in O-Ring-Konfigurationen mit Priorität einschränkt. Integrierte ideale Dioden vereinen die Vorteile von Schottky-Dioden und MOSFETs, da sie einen geringen Durchlass-Spannungsabfall bieten und den Rückstrom sperren. Dadurch sind effiziente und skalierbare Stromversorgungsarchitekturen in Systemen mit mehreren Stromversorgungen möglich, darunter Applikationen wie Redundanz und Prioritäts-O-Ring.

Die integrierten idealen Dioden NID5100 und NID1100 von Nexperia bieten einen sehr geringen Durchlass-Spannungsabfall, Sperrung des Rückstroms, geringe Leckströme und intelligente Funktionen für zahlreiche Applikationen, darunter IoT-Systeme, CO-Detektoren, Gaszähler und Batterie-Backup-Systeme.