LM74800MDRRR [TI]
具有 -55°C 至 125°C 工作温度范围的 3V 至 65V 背对背 NFET 理想二极管控制器 | DRR | 12 | -55 to 125;
| 型号： | LM74800MDRRR |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 具有 -55°C 至 125°C 工作温度范围的 3V 至 65V 背对背 NFET 理想二极管控制器 | DRR | 12 | -55 to 125 控制器 二极管 |
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LM7480
ZHCSNK0 –DECEMBER 2022
LM7480 用于驱动背对背NFET 的3V 至65V 理想二极管控制器
1 特性
3 说明
• 适用于扩展温度范围的应用
– 器件温度：
-55°C 至+125°C 环境工作温度范围
• 3V 至65V 输入范围
• 反向输入保护低至–65V
• 在共漏极和共源极配置下，可驱动外部背对背N 沟
道MOSFET
• 10.5mV 阳极至阴极正向压降调节下，理想二极管
正常运行(LM74800)
• 低反向检测阈值(–4.5mV)，能够快速响应(0.5µs)
• 20mA 峰值栅极(DGATE) 导通电流
• 2.6A 峰值DGATE 关断电流
• 可调节过压保护
LM7480 理想二极管控制器可驱动和控制外部背对背N
沟道 MOSFET，从而模拟具有电源路径开/关控制和过
压保护功能的理想二极管整流器。3V 至 65V 的宽输入
电源电压可保护和控制 12V 和 24V 输入供电系统。该
器件可以承受并保护负载免受低至 –65V 的负电源电
压的影响。集成的理想二极管控制器 (DGATE) 可驱动
第一个 MOSFET 来代替肖特基二极管，以实现反向输
入保护和输出电压保持。在电源路径中使用了第二个
MOSFET 的情况下，该器件允许负载断开（开/关控
制）并使用 HGATE 控制提供过压保护。该器件具有可
调节过压切断保护功能。LM7480 有两种型号：
LM74800 和 LM74801。LM74800 使用线性稳压和比
较器方案来实现反向电流阻断功能，而 LM74801 支持
基于比较器的方案。通过功率 MOSFET 的共漏极配
置，可以使用另一个理想二极管将中点用于 ORing 设
计。LM7480 的最大额定电压为 65V。通过在共源极拓
扑中为器件配置外部 MOSFET，可以保护负载免受过
压瞬态（例如 24V 电池系统中的 200V 未抑制负载突
降）的影响。
• 2.87µA 低关断电流（EN/UVLO = 低电平）
• 采用节省空间的12 引脚WSON 封装
2 应用
• 航电设备输入反极性保护
– 传感器
– 成像
– 雷达
• 用于冗余电源的有源ORing
封装信息
封装(1)
封装尺寸（标称值）
器件型号
LM74800
LM74801
WSON (12)
3.00mm × 3.00mm
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
VOUT2
(Always ON)
VBATT:
12V/24V
with 200V Load Dump
60V
200V
Q2
Q1
VOUT
Q1
Q2
VBATT
12 V
VOUT1
(VBATT Switched)
R1
10k
C
HGATE
VS
OUT
A
DGATE
DGATE CAP VS
A
C
D1
HGATE
SMBJ36CA
C1
1µF
OUT
VSNS
SW
D1
60V
CAP
SNS
LM7480x
GND
R1
BATT_MON
LM7480x
GND
SW
R1
R2
R2
EN/UVLO
ON OFF
EN/UVLO
OV
ON OFF
OV
R3
具有200V 负载突降保护功能的理想二极管
具有开关输出的理想二极管
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 器件比较表.........................................................................3
6 引脚配置和功能................................................................. 3
7 规格................................................................................... 4
7.1 绝对最大额定值...........................................................4
7.2 ESD 等级.................................................................... 4
7.3 建议的操作条件...........................................................4
7.4 热性能信息..................................................................5
7.5 电气特性......................................................................5
7.6 开关特性......................................................................6
7.7 典型特性......................................................................7
8 参数测量信息.....................................................................9
9 详细说明.......................................................................... 10
9.1 概述...........................................................................10
9.2 功能方框图................................................................10
9.3 特性说明....................................................................11
9.4 器件功能模式............................................................ 14
9.5 应用示例....................................................................14
10 应用和实现.....................................................................16
10.1 应用信息..................................................................16
10.2 典型的12V 反向电池保护应用................................16
10.3 200V 未抑制负载突降保护应用...............................24
10.4 注意事项..................................................................27
10.5 电源相关建议.......................................................... 27
10.6 布局.........................................................................29
11 器件和文档支持..............................................................31
11.1 接收文档更新通知................................................... 31
11.2 支持资源..................................................................31
11.3 商标.........................................................................31
11.4 静电放电警告...........................................................31
11.5 术语表..................................................................... 31
12 机械、封装和可订购信息...............................................31
4 修订历史记录
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日期
修订版本
说明
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5 器件比较表
LM74800
LM74801
V
(A-C) 线性稳压和比较器
仅V(A-C) 比较器
反向电流阻断
6 引脚配置和功能
12
11
10
1
2
3
4
DGATE
A
C
CAP
VSNS
VS
DRR
9
8
7
OUT
SW
OV
Exposed
Thermal
Pad
HGATE
GND
5
6
EN/UVLO
图6-1. DRR 封装， 12 引脚WSON （顶视图）
表6-1. 引脚功能
引脚
LM7480
类型
说明
名称
DRR-12 (WSON)
DGATE
A)
1
2
3
O
I
二极管控制器栅极驱动输出。连接到外部MOSFET 的栅极。
理想二极管的阳极。连接到外部MOSFET 的源极。
电压检测输入。
VSNS
I
电压检测断开开关端子。VSNS 和SW 通过开关在内部连接。使用SW 作为电池
检测或OV 电阻梯网络的顶部连接点。当EN/UVLO 被拉至低电平时，该开关关
断以断开电阻梯与电池线路的连接，从而切断漏电流。如果未使用VSNS 和SW
之间的内部断开开关，则将它们短接在一起并连接到VS 引脚。
SW
4
I
可调节过压阈值输入。在SW 与OV 端子之间连接一个电阻梯。当OVP 上的电
压超过过压切断阈值时，HGATE 被拉至低电平，从而关断HSFET。当检测电压
低于OVP 下降阈值时，HGATE 导通。
OV
5
6
I
I
EN/UVLO 输入。连接到VS 引脚以实现常开运行。可通过微控制器I/O 从外部驱
动。将其拉至低于V(ENF) 的低电平可使器件进入低Iq 关断模式。对于UVLO，将
外部电阻梯连接到EN/UVLO 至GND。
EN/UVLO
GND
7
8
9
G
O
I
连接到系统接地平面。
HGATE
OUT
HSFET 的栅极驱动器输出。连接到外部FET 的栅极。
连接到输出电源轨（外部MOSFET 源极）。
IC 的输入电源。将VS 连接到共漏极背对背MOSFET 配置的中点。在VS 和
GND 之间连接一个100nF 电容器。
VS
10
I
CAP
C
11
12
O
I
电荷泵输出。在CAP 和VS 之间连接一个100nF 电容器。
理想二极管的阴极。连接到外部MOSFET 的漏极。
将外露焊盘保持悬空。不要连接到GND 平面。
RTN
散热焊盘
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7 规格
7.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
–65
-1
最大值
单位
70
A 至GND
70
70
VS 至GND
VSNS、SW、EN/UVLO、C、OV、OUT 至GND，V(A) > 0V
–0.3
V
VSNS、SW、EN/UVLO、C、OV、OUT 至GND，V(A) ≤
0V
V(A)
(70 + V(A))
输入引脚
0.3
10
RTN 至GND
–65
-1
mA
mA
I
I
I
VSNS、ISW
-1
EN/UVLO、IOV，V(A) > 0V
EN/UVLO、IOV，V(A) ≤0V
受内部限制
–65
–0.3
–0.3
–0.3
–0.3
-5
16.5
15
V
V
OUT 至VS
CAP 至VS
CAP 至A
输出引脚
85
输出引脚
15
DGATE 至A
HGATE 至OUT
C 至A
15
85
输出至输入引脚
(2)
-55
150
150
工作结温，Tj
°C
-55
贮存温度，Tstg
(1) 应力超出绝对最大额定值下所列的值有可能会对器件造成永久损坏。这些仅是压力额定值，并不意味着器件在这些条件下以及在建议运
行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
(2) 高结温会缩短工作寿命。结温高于125°C 时，工作寿命会缩短。
7.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合JEDEC JS-001(1)
±2000
V(ESD)
V
±750
±500
静电放电
转角引脚（DGATE、OV 和C）
其他引脚
充电器件模型(CDM)，电压符合
JEDEC JS-002(2)
(1) JEDEC 文件JEP155 指出：500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP155 指出：250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
7.3 建议的操作条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
–60
0
标称值
最大值
单位
65
65
65
V
V
A 至GND
VS 至GND
输入引脚
外部电容
0
V
EN/UVLO 至GND
0.1
µF
CAP 至A、VS 至GND、A 至GND
外部MOSFET 最大
VGS 额定值
15
V
DGATE 至A、HGATE 至OUT
工作结温(2)
Tj
-55
150
°C
(1) 建议运行条件是器件可正常运行的条件。有关规格和测试条件，请参阅“电气特性”。
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(2) 高结温会缩短工作寿命。结温高于125°C 时，工作寿命会缩短。
7.4 热性能信息
LM7480x
DRR (WSON)
12 引脚
60.9
热指标(1)
单位
RθJA
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
48
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
31.5
1.2
ΨJT
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
结至外壳（底部）热阻
31.4
ΨJB
RθJC(bot)
7.1
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
7.5 电气特性
TJ = –55°C 至+125°C；TJ = 25°C、V(A) = V(OUT) = V(VS) = V(VSNS) = 12V、V(AC) = 20mV、C(VCAP) = 0.1µF、V(EN/UVLO) = 2V
时的典型值，在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
电源电压
V(VS)
3
2.4
1.9
65
2.85
2.3
5
V
工作输入电压
V(VS_PORR)
V(VS_PORF)
I(SHDN)
2.6
2.1
V
VS POR 阈值，上升
VS POR 阈值，下降
SHDN 电流，I(GND)
V
V(EN/UVLO) = 0V
V(EN/UVLO) = 2V
2.87
397
413
10
µA
µA
µA
µA
µA
I(Q)
系统总静态电流，I(GND)
V(A) = V(VS) = 24V，V(EN/UVLO) = 2V
530
112
1
反极性期间的漏电流，I(A)
反极性期间的漏电流，I(OUT)
I(REV)
0V ≤V(A) ≤–65V
使能和欠压锁定(EN/UVLO) 输入
V(UVLOR)
V(UVLOF)
V(ENF)
1.195
1.091
0.3
1.231
1.132
0.67
72
1.267
1.159
0.93
V
V
V
EN/UVLO 阈值电压，上升
EN/UVLO 阈值电压，下降
低Iq 关断使能阈值电压，下降
使能迟滞
V(EN_Hys)
I(EN/UVLO)
37
95 mV）
55
200
nA
0V ≤V(EN/UVLO) ≤65V
3V ≤V(SNS) ≤65V
过压保护和电池检测（VSNS、SW、OV）输入
R(SW)
10
1.195
1.091
19.5
1.231
1.13
53
46
1.267
1.159
200
电池检测断开开关电阻
Ω
V
V(OVR)
过压阈值输入，上升
过压阈值输入，下降
OV 输入漏电流
V(OVF)
V
I(OV)
nA
0V ≤V(OV) ≤65V
电荷泵(CAP)
I(CAP)
1.3
11
2.7
12.2
13.2
6.6
mA
V
电荷泵拉电流（电荷泵导通）
电荷泵导通电压
V(CAP) –V(A) = 7V，6V ≤V(S) ≤65V
13.2
14.1
7.9
VCAP –VS
11.9
5.4
4.4
V
电荷泵关断电压
V
电荷泵UVLO 电压阈值，上升
电荷泵UVLO 电压阈值，下降
V(CAP UVLO)
5.5
6.6
V
理想二极管（A、C、DGATE）
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7.5 电气特性(continued)
TJ = –55°C 至+125°C；TJ = 25°C、V(A) = V(OUT) = V(VS) = V(VSNS) = 12V、V(AC) = 20mV、C(VCAP) = 0.1µF、V(EN/UVLO) = 2V
时的典型值，在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
V(A_PORR)
V(A_PORF)
V(AC_REG)
V(AC_REV)
V(AC_FWD)
2.2
2
2.35
2.2
2.6
2.4
V
V
V(A) POR 阈值，上升
V(A) POR 阈值，下降
6.8
-6.5
150
7
10
13.4
–1.3
220
mV
mV
mV
V
稳压正向V(A)–V(C) 阈值
V(A)–V(C) 快速反向电流阻断阈值
V(A)–V(C) 反向至正向转换的阈值
仅适用于LM74800
-5.5
177
3V < V(S) < 5V
5V < V(S) < 65V
V
(DGATE) –V(A)
栅极驱动电压
10
11.5
20
13
V
V(A) –V(C) = 100mV，V(DGATE) –V(A)
= 1V
mA
mA
µA
峰值栅极拉电流
峰值栅极灌电流
稳压灌电流
V(A) –V(C) = –12mV，V(DGATE)
V(A) = 11V
–
2670
12.3
I(DGATE)
V(A) –V(C) = 0V，V(DGATE) –V(A)
11V，仅限LM74800
=
7.2
0.1
4
2.84
8.77
15
32
µA
µA
V(A) = –14V，V(C) = 12V，LM74801
V(A) = –14V，V(C) = 12V，LM74800
I(C)
阴极漏电流
高侧控制器（HGATE、OUT、SNS、SW、OV）
3V < V(S) < 5V
5V < V(S) < 65V
7
10
V
V
V
(HGATE) –V(OUT)
栅极驱动电压
11.1
55
14.5
75
39
µA
mA
拉电流
灌电流
I(HGATE)
V(OV) > V(OVR)
168
260
7.6 开关特性
TJ = –55°C 至+125°C；TJ = 25°C、V(A) = V(C) = V(OUT) = V(VS) = 12V、V(AC) = 20mV、C(VCAP) = 0.1µF、V(EN/UVLO) = 2V 时
的典型值，在自然通风条件下的工作温度范围内（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值 典型值 最大值 单位
V(A) –V(C) = +30mV 至–100mV
tDGATE_OFF(dly)
0.5
2.8
0.875
µs
µs
反向电压检测期间的DGATE 关断延迟
至V(DGATE–A) < 1V，C(DGATE–A)
=
10nF
V(A) –V(C) = –20mV 至
+700mV 至V(DGATE-A) > 5V，C(DGATE-
A) = 10nF
tDGATE_ON(dly)
3.8
正向电压检测期间的DGATE 导通延迟
EN/UVLO 期间的DGATE 导通延迟
EN/UVLO ↑至V(DGATE-A) > 5V，
C(DGATE-A) = 10nF
tEN(dly)_DGATE
98
3
175
8.1
270
µs
µs
µs
µs
EN/UVLO 期间的DGATE 关断抗尖峰
脉冲
tEN_OFF(deg)_DGATE
EN/UVLO ↓至DGATE ↓
EN/UVLO ↓至HGATE ↓
EN/UVLO 期间的HGATE 关断抗尖峰
脉冲
tEN_OFF(deg)_HGATE
4.6
6
5.4
4.7
OV ↑至HGATE ↓，仅适用于
LM74800
3.98
tOVP_OFF(deg)_HGAT
OV 期间的HGATE 关断抗尖峰脉冲
OV 期间的HGATE 关断抗尖峰脉冲
E
OV ↑至HGATE ↓，仅适用于
LM74801
3.2
µs
µs
tOVP_ON(deg)_HGATE
2.95
OV ↓至HGATE ↑
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7.7 典型特性
500
450
400
350
300
–55C
25C
85C
125C
150C
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
VS (V)
图7-1. 工作静态电流与电源电压间的关系
图7-2. 工作静态电流与电源电压间的关系(> 10V)
4
3.5
3
5.5
5
4.5
–55C
25C
4
3.5
3
2.5
2
85C
125C
150C
–55C
25C
1.5
1
85C
2.5
2
125C
150C
0.5
0
1.5
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
2
4
6
8
10
12
VS (V)
VCAP –VS (V)
图7-3. 电容= 6V 时电荷泵电流与电源电压间的关系
图7-4. VS ≥12V 时的电荷泵V-I 特性
12.25
12
12
11.75
11.5
11.25
11
11.75
11.5
11.25
11
10.75
10.5
10.25
10
10.75
10.5
–55C
25C
85C
125C
150C
–55C
10.25
25C
10
85C
125C
150C
9.75
9.5
9.75
9.5
9.25
9
9.25
9
8.75
8.75
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
VS (V)
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
VS (V)
图7-5. DGATE 驱动电压与电源电压间的关系
图7-6. HGATE 驱动电压与电源电压间的关系
-5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
UVLOR
UVLOF
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
–55C
25C
85C
125C
150C
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
-65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
0
Free-Air Temperature (C)
VA (V)
图7-8. UVLO 阈值与温度间的关系
图7-7. 阳极漏电流与反向阳极电压间的关系
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7.7 典型特性(continued)
1.4
7.5
6
VOVR
VOVF
1.3
1.2
1.1
1
4.5
3
(VCAP –VS) UVLOR
(VCAP –VS) UVLOF
1.5
0
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
Free-Air Temperature (C)
Free-Air Temperature (C)
图7-9. OVP 阈值与温度间的关系
图7-10. 电荷泵UVLO 阈值与温度间的关系
3
3
VA PORR
VA PORF
2.5
2
2.5
2
1.5
1
VS PORR
VS PORF
1.5
0.5
1
0
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
Free-Air Temperature (C)
Free-Air Temperature (C)
图7-11. VA POR 阈值与温度间的关系
图7-12. VS POR 阈值与温度间的关系
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
57.2
57
56.8
56.6
56.4
56.2
56
55.8
55.6
55.4
55.2
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
VS (V)
-75
-50
-25
0
25
50
75
100 125 150
Free-Air Temperature (C)
图7-14. HGATE 电流(IHGATE) 与电源电压间的关系
图7-13. OV 期间的HGATE 关断延迟
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8 参数测量信息
30 mV
0 mV
VA > VC
VC > VA
-100 mV
VDGATE
1V
0 V
ttDGATE_OFF(DLY)
t
700 mV
VA > VC
0 mV
VC > VA
-20 mV
VDGATE
5V
0 V
ttDGATE_ON(DLY)
t
VOVR + 0.1V
0V
VHGATE
0 V
ttOVP_OFF(deg)HGATE
t
图8-1. 时序波形
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9 详细说明
9.1 概述
LM7480 理想二极管控制器可驱动和控制外部背对背 N 沟道 MOSFET，从而模拟具有电源路径开/关控制、浪涌
电流限制和过压保护功能的理想二极管整流器。3V 至65V 的宽输入电源电压可保护和控制12V 和24V 汽车类电
池供电的 ECU。该器件可以承受并保护负载免受低至 –65V 的负电源电压的影响。集成的理想二极管控制器
(DGATE) 可驱动第一个 MOSFET 来代替肖特基二极管，以实现反向输入保护和输出电压保持。具有 20mA 峰值
栅极拉电流驱动器级以及短导通和关断延迟时间的强电荷泵可确保快速的瞬态响应，从而确保在 ECU 会收到交流
叠加输入信号的汽车测试（如ISO16750 或LV124）期间实现稳健的性能。在电源路径中使用了第二个MOSFET
的情况下，该器件允许负载断开（开/关控制）并使用 HGATE 控制提供过压保护。该器件在 SW 和 OVP 端子之
间使用一个编程电阻来实现可调节的过压切断保护功能。
LM7480 控制器可以在共漏极和共源极配置下驱动外部 MOSFET。通过功率 MOSFET 的共漏极配置，可以使用
另一个理想二极管将中点用于OR-ing 设计。LM7480 的最大额定电压为 65V。通过在共源极拓扑中为器件配置外
部MOSFET，可以保护负载免受过压瞬态（例如24V 电池系统中的200V 未抑制负载突降）的影响。
LM74800 通过控制 MOSFET 的DGATE，将正向压降调节至 10.5mV。这些器件中的线性稳压方案可实现对栅极
电压的良好控制，在反向电流事件期间关断 MOSFET，并确保零直流反向电流。LM74801 采用基于比较器的方
案来导通/关断MOSFET 栅极。
该器件具有使能控制功能。在待机模式期间使能引脚处于低电平的情况下，外部MOSFET 和控制器均处于关断状
态，并消耗 2.87μA 的极低电流。LM7480 的高电压额定值有助于简化满足ISO7637 汽车保护测试标准的系统设
计。LM74800 也适用于ORing 应用。
9.2 功能方框图
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9.3 特性说明
9.3.1 电荷泵
电荷泵提供驱动外部N 沟道 MOSFET 所需的电压。在CAP 和VS 引脚之间放置一个外部电荷泵电容器，可以提
供能量来导通外部 MOSFET。为了使电荷泵向外部电容器提供电流，EN/UVLO 引脚电压必须高于指定的输入高
电平阈值 V(ENR)。电荷泵启用后，可提供典型值为 2.7mA 的充电电流。如果 EN/UVLO 引脚被拉至低电平，则电
荷泵保持禁用状态。为确保可将外部 MOSFET 驱动至高于其指定阈值电压，在启用内部栅极驱动器之前，CAP
至VS 的电压必须高于欠压锁定阈值（通常为6.6V）。使用方程式1 可以计算初始栅极驱动器使能延迟。
V
(CAP _UVLOR)
T DRV _EN = 175ms + C(CAP)
x
(
)
2.7mA
(1)
其中
• C(CAP) 是连接在VS 和CAP 引脚之间的电荷泵电容
• V(CAP_UVLOR) = 6.6V（典型值）
为消除栅极驱动器上的任何抖动，可将大约 1V 的迟滞添加到 VCAP 欠压锁定。电荷泵保持启用状态，直到 CAP
至 VS 的电压达到 13.2V，此时电荷泵通常处于禁用状态，从而减少 VS 引脚上的电流消耗。电荷泵保持禁用状
态，直到CAP 至VS 的电压低于12.2V，此时电荷泵通常处于启用状态。CAP 与VS 之间的电压继续在12.2V 和
13.2V 之间充电和放电，如图 9-1 所示。通过启用和禁用电荷泵，可降低 LM7480 的工作静态电流。当电荷泵处
于禁用状态时，灌电流为15µA。
TON
TDRV_EN
TOFF
VIN
VA=Vs
0V
VEN/UVLO
13.2 V
12.2 V
VCAP-VS
6.6 V
V(VCAP UVLOR)
GATE DRIVER
ENABLE
图9-1. 电荷泵运行情况
9.3.2 双栅极控制（DGATE、HGATE）
LM7480x 具有两个独立的栅极控制和驱动器输出（即DGATE 和HGATE），可驱动背对背N 沟道MOSFET。
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9.3.2.1 反向电池保护（A、C、DGATE）
A、C、DGATE 由理想二极管级组成。将外部 MOSFET 的源极连接到 A，将漏极连接到 C，将栅极连接到
DGATE。LM7480x 具有低至–65V 的集成反向输入保护功能。
启用DGATE 驱动器之前，必须满足以下条件：
• EN/UVLO 引脚电压必须大于指定的输入高电压。
• CAP 至VS 电压必须大于欠压锁定电压。
• A 引脚上的电压必须大于VA POR 上升阈值。
• VS 引脚上的电压必须大于VS POR 上升阈值。
如果未达到上述条件，则DGATE 引脚从内部连接到A 引脚，确保外部MOSFET 被禁用。
在 LM74800 中，在 A 引脚和 C 引脚之间持续监测 MOSFET 两端的压降，并根据需要调节 DGATE 至 A 电压，
以将正向压降稳定在 10.5mV（典型值）。该闭环调节方案可在反向电流事件中支持 MOSFET 平稳关断，并确保
零直流反向电流。该方案可确保在慢速输入电压斜降测试期间实现稳健的性能。除了线性稳压放大器方案外，
LM74800 还集成了快速反向电压比较器。当 A 和 C 之间的压降达到 V(AC_REV) 阈值时，DGATE 在 0.5µs（典
型值）内变为低电平。这种快速反向电压比较器方案可确保在输入微短路等快速输入电压斜降测试期间实现稳健
性能。当A 和C 之间的电压在2.8µs（典型值）内达到V(AC_FWD) 阈值时，外部MOSFET 重新导通。
在 LM74801 中，反向电流阻断仅通过快速反向电压比较器实现。当 A 和 C 之间的压降达到 V(AC_REV) 阈值
时，DGATE 在0.5µs（典型值）内变为低电平。这种快速反向电压比较器方案可确保在输入LM7480 微短路等快
速输入电压斜降测试期间实现稳健性能。当 A 和 C 之间的电压在 2.8µs（典型值）内达到 V(AC_FWD) 阈值时，
外部MOSFET 重新导通。
对于仅限理想二极管的设计，如图9-2 所示连接LM7480x。
Q1
VBATT
12 V
VOUT
DGATE CAP VS C
A
D1
HGATE
OUT
SMBJ36CA
VSNS
SW
R1
BATT_MON
R2
LM7480x
EN/UVLO
ON OFF
GND
OV
图9-2. 配置LM7480x-Q1 以仅用于理想二极管
9.3.2.2 负载断开开关控制（HGATE、OUT）
HGATE 和OUT 由负载断开开关控制级组成。将外部MOSFET 的源极连接到OUT，将栅极连接到HGATE。
启用HGATE 驱动器之前，必须满足以下条件：
• EN/UVLO 引脚电压必须大于指定的输入高电压。
• CAP 至VS 电压必须大于欠压锁定电压。
• VS 引脚上的电压必须大于VS POR 上升阈值。
如果未达到上述条件，则HGATE 引脚从内部连接到OUT 引脚，确保外部MOSFET 被禁用。
对于浪涌电流限制，请连接CdVdT 电容器和R1，如图9-3 所示。
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Q1
R1
CdVdT
HGATE OUT
LM7480x
图9-3. 浪涌电流限制
为了限制浪涌电流，需要使用 CdVdT 电容器在上电期间减缓 HGATE 电压斜升。使用方程式 2 计算 CdVdT 电容
值。
IHGATE _ DRV
CdVdT
=
xCOUT
IINRUSH
(2)
其中 IHATE_DRV 为 55μA（典型值），IINRUSH 为浪涌电流，COUT 为输出负载电容。与 CdVdT 电容器串联的额外
电阻R1 可缩短关断时间。
9.3.3 过压保护和电池电压检测（VSNS、SW、OV）
如图9-4 中所示，连接一个电阻梯以进行过压阈值编程。
VIN
A
VSNS
EN
SW
R1
VIN_MON
LM7480x
R2
OV
+
HGATE_OFF
R3
1.23 V
1.13 V
图9-4. 编程过压阈值和电池检测
在 VSNS 和 SW 引脚之间集成了一个断开开关。当 EN/UVLO 引脚被拉至低电平时，该开关关断。这有助于在系
统关断状态（IGN_OFF 状态）期间减小流经电阻分压器网络的漏电流。
LM7480-Q1 OV 引脚也可用作控制输入以关闭 HGATE 驱动器，从而实现负载断开功能。当 OV 引脚被驱动为高
电平 (VOV > VOVR) 时，器件会将 HGATE 下拉至 OUT，从而使负载断开 MOSFET 实现关断。当 OV 引脚被拉至
低电平(VOV < VOVF) 时，HGATE 驱动器再次被启用，以便负载断开 MOSFET 实现导通。当OV 引脚用作控制输
入来导通/关断负载断开 MOSFET 时，请确保器件 EN/UVLO 引脚处于高电平 (VEN/UVLO > VENR) 并且 SW/VSNS
引脚电压高于OV 引脚电压。
9.3.4 低Iq 关断和欠压锁定(EN/UVLO)
该使能引脚允许通过外部信号启用或禁用栅极驱动器。如果 EN/UVLO 引脚电压大于上升阈值，则栅极驱动器和
电荷泵将按照“电荷泵”部分中的说明运行。如果 EN/UVLO 引脚电压低于输入低电平阈值 V(ENF)，则将禁用电
荷泵和两个栅极驱动器（DGATE 和 HGATE），从而将 LM7480 置于关断模式。如果 V(ENF) < V(EN/UVLO)
<
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V(UVLOF)，则仅禁用 HGATE 以断开负载与电源的连接，而 DGATE 保持导通状态。EN/UVLO 引脚可承受的最大
电压为65V。对于常开运行，请将EN/UVLO 引脚连接到VS。
9.4 器件功能模式
关断模式
当 EN/UVLO 引脚电压低于指定的输入低电平阈值 V(ENF) 时，LM7480 进入关断模式。在关断模式下，栅极驱动
器和电荷泵都被禁用。在关断模式期间，LM7480 进入低 IQ 运行状态，总输入静态电流消耗为 2.87µA（典型
值）。当 LM7480 处于关断模式时，流向连接到背对背 MOSFET 共漏极点的常开负载的正向电流不会中断，而
是通过MOSFET 的体二极管传导。
9.5 应用示例
9.5.1 具有浪涌电流限制、过压保护和开/关控制功能的冗余电源OR-ing
Q1
VIN1
D1
CATHODE
GATE
ANODE
VCAP
SMBJ36CA
LM74700-Q1
GND
EN
Q1
ON OFF
VOUT2
Q2
VIN2
VOUT1
VS
DGATE CAP VS C
A
D2
HGATE
SMBJ36CA
OUT
VSNS
SW
VS
R1
LM74800-Q1
BATT_MON
R2
EN/UVLO
ON OFF
GND
OV
R3
图9-5. 具有过压保护和开/关控制功能的冗余电源OR-ing
图 9-5 展示了具有浪涌电流限制、过压保护和电源路径开/关控制功能的双路 OR-ing 的实现方案。ISO7637 脉冲
1 瞬态抑制需要跨接在理想二极管上的输入侧SMBJ36CA TVS，以便将输入电压限制在器件最大额定电压 –65V
的范围内。
R1 和 R2 是用于过压保护 (OVP) 阈值的编程电阻。当 OV 引脚上的电压超过 OV 切断基准阈值时，HGATE 驱动
器关断FET Q3，从而断开电源路径并保护下游负载。一旦OVP 引脚电压低于OVP 下降迟滞阈值，HGATE 就会
变为高电平。在 LM7480 的 VS 至 CAP 引脚之间使用 0.1μF 至 1μF 的电容器。这是电荷泵电容器，用作
DGATE 和 HGATE 驱动器级的电源。LM7480 的 DGATE 驱动器具有 20mA 峰值拉电流和 2.6A 峰值灌电流能
力，可在ISO16750 或LV124 短时中断以及交流叠加测试期间实现快速高效的瞬态响应。
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在睡眠/待机模式期间将EN 拉至低电平。当EN 为低电平时，DGATE 和HGATE 驱动器都被拉至低电平，从而关
断两个功率 FET。VOUT1 与输入电源轨断开连接，从而降低系统 IQ。VOUT2 通过 MOSFET Q2 的体二极管获
得功率，这种供电方式可用于常开负载。LM7480 在该模式期间消耗的电流为2.87μA（典型值）。
9.5.2 具有未抑制负载突降保护功能的理想二极管
如图 9-6 所示，通过在共源极拓扑中为器件配置外部背对背 MOSFET，可实现高于 65V 的扩展过压保护支持能
力。在 VS 引脚和 GND 之间放置一个电阻 R1 和一个齐纳钳位，即可将电压限制在 65V 以下。借助过压保护特
性，负载可免受过压瞬态（例如未抑制的负载突降）的影响。使用R2 和R3 可以设置过压保护阈值。当OV 引脚
上的电压超过设定的OV 阈值时，HGATE 关断。这会导致输入和输出之间的电源路径断开。
VBATT:
12V/24V
with 200V Load Dump
60V
200V
Q2
Q1
VOUT
R1
10k
C
HGATE OUT A DGATE
VS
C1
1µF
D1
60V
CAP
SNS
LM7480x
GND
SW
R1
R2
EN/UVLO
ON OFF
OV
图9-6. 具有200V 未抑制负载突降保护功能的理想二极管
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10 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否
适合其用途，以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。
10.1 应用信息
LM7480 控制两个 N 沟道功率 MOSFET，DGATE 用于控制二极管 MOSFET 以模拟理想二极管，而 HGATE 用
于控制第二个MOSFET，以便在禁用时或过压保护期间切断电源路径。HGATE 控制的MOSFET 可用于在过压或
负载突降情况下钳制输出。可使用 EN/UVLO 将 LM7480 置于低静态电流模式，其中 DGATE 和 HGATE 均关
断。
该器件有一个独立的电源输入引脚 (Vs)。电荷泵源自这个电源输入。LM7480 器件具有单独的电源输入配置和单
独的栅极控制架构，可在系统设计架构中提供灵活性，并支持使用共漏极、共源极、ORing 和电源多路复用等各
种电源路径控制拓扑进行电路设计。借助这些不同的拓扑，系统设计人员可以设计前端电源系统来满足各种系统
设计要求。如需更多信息，请参阅采用理想二极管控制器且具有稳健反向电池保护功能的六种系统架构 应用报
告。
10.2 典型的12V 反向电池保护应用
配置为共漏极拓扑以提供反向电池保护和过压保护功能的LM74800 的典型应用电路如图10-1 所示。
VOUT2 (ALWAYS ON)
Q1
Q2
VOUT1
VBATT
CVS
100
R4
0.1µF
CLOAD
CCAP
CIN
D1
SMBJ33CA
CdVdT
10nF
0.1µF
0.1µF
47 µF
DGATE C VS CAP HGATE
A
OUT
VSNS
SW
90.9k
R1
BATT_MON
R2
LM74800
9.09k
EN/UVLO
ON OFF
GND
OV
R3
3.48k
图10-1. 典型应用电路：12V 反向电池保护和过压保护
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10.2.1 12V 电池保护的设计要求
表10-1 中列出了系统设计要求。
表10-1. 12V 反向电池保护和过压保护的设计参数
设计参数
工作输入电压范围
输出功率
示例值
12V 电池，12V 标称值，3.2V 冷启动，35V 负载突降
50W
4A 标称值，5A 最大值
最小值0.1µF
输出电流范围
输入电容
最小值0.1µF（可选47µF 保持电容器）
37V，输出切断> 37V
8:1
输出电容
过压切断
电池监测器比率
10.2.2 汽车反向电池保护
LM7480 具有两个独立的栅极控制和驱动器输出（即 DGATE 和 HGATE），可驱动背对背 N 沟道 MOSFET。这
使得 LM7480 能够在各种汽车瞬态测试期间提供全面的抗扰性和强大的系统保护，符合 ISO 7637-2 和 ISO
16750-2 标准以及其他汽车OEM 标准。如需更多信息，请参阅使用理想二极管控制器实现符合汽车EMC 标准的
反向电池保护文章。
LM7480 栅极驱动输出DGATE 控制MOSFET Q1 以提供反向电池保护和有效的反向电流阻断功能。HGATE 控制
MOSFET Q2 以在输入过压条件下关闭电源路径。连接到 OV 和 SW 的电阻网络 R1、R2 和 R3 可配置用于过压
保护，也可配置用于在正常工作条件和电池反向条件下进行电池监测。双向 TVS D1 会将 12V 电池上的汽车瞬态
输入电压（包括正负两个方向的瞬态）钳位到对MOSFET Q1 和LM7480 安全的电压电平。
由于具有快速反向电流阻断响应和快速反向恢复能力，LM7480 能够在交流叠加输入期间导通/关断 MOSFET
Q1，并对叠加在直流电池电压上的交流输入进行有源整流。LM7480 的快速反向电流阻断响应有助于在负瞬态输
入和输入微短路中断条件下（在这类条件下，输入电压可在短时间内降至0V）关断MOSFET Q1。
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10.2.3 详细设计过程
10.2.3.1 设计注意事项
表10-1 总结了设计具有过压切断功能的汽车反向电池保护电路时必须了解的设计参数。上电期间，需要限制流经
MOSFET Q2 的浪涌电流，以便MOSFET 在其SOA 范围内正常运行。PCB 的最大负载电流、最高环境温度和热
属性决定了 MOSFET Q2 的 RDSON，最大工作电压决定了 MOSFET Q2 的额定电压。MOSFET Q2 的选择主要
取决于最大工作负载电流、最高环境温度、交流叠加电压纹波的最大频率和 ISO 7637-2 脉冲1 要求。过压阈值根
据下游直流/直流转换器或反向电池保护电路之后的其他元件的额定值来确定。需要使用单个双向TVS 或两个背对
背单向TVS 将MOSFET Q1、Q2 和LM7480 的输入瞬态钳位到安全工作电平。
10.2.3.2 电荷泵电容VCAP
电荷泵VCAP 所需的最小电容基于MOSFET Q1 的输入电容CISS(MOSFET_Q1) 和Q2 的输入电容CISS(MOSFET)
电荷泵VCAP：至少需要0.1µF；VCAP 的建议值(µF) ≥10 x ( CISS(MOSFET_Q1) + CISS(MOSFET_Q2) ) (µF)。
10.2.3.3 输入和输出电容
。
建议最小输入电容CIN 为0.1µF，最小输出电容COUT 为0.1µF。
10.2.3.4 保持电容
通常情况下，大容量电容器放置在输出端的原因有很多，例如电源中断期间不间断运行或输入端发生微短路、模
块开启前执行存储器转储的保持要求以及滤波要求。该设计考虑了在 LV124 E10 测试案例 2 100μs 输入中断期
间满足功能状态“A”的最小大容量电容器要求。为了达到功能通过状态 A，LM7480 输出端中可接受的压降基于
下游直流/直流转换器的 UVLO 设置。该设计考虑了持续 100µs 的 2.5V 输出压降，所需最小保持电容的计算公式
为
(3)
100µs 内2.5V 压降所需的最小保持电容为 200µF。请注意，典型应用电路将保持电容器显示为可选，因为并非所
有设计都需要保持电容。
10.2.3.5 过压保护和电池监测器
串联的电阻 R1、R2 和 R3 用于对过压阈值和电池监测器比率进行编程。为了将过压阈值 VOV 设置为 37.0V 并将
电池监测器比率VBATT_MON: VBATT 设置为1:8，所需的电阻值可通过公式3 和公式4 计算得出。
(4)
(5)
为了尽可能减小通过电阻R1、R2 和R3 从电池汲取的输入电流，建议使用更高的电阻值。使用高阻值电阻会增加
计算误差，因为在较高值时流经电阻的电流将与流入 OV 引脚的漏电流相当。流入 OV 引脚的最大漏电流为
1µA，选择(R1 + R2 + R3) < 120kΩ可确保流经电阻的电流比流经OV 引脚的漏电流大100 倍。
根据器件电气特性，VOVR 为1.23V，电池监测器比率(VBATT_MON/VBATT) 设计为1/8。要将(R1 + R2 + R3) 限制为
< 120kΩ，请选择(R1 + R2) = 100kΩ。根据公式3 可计算得出R3 = 3.45kΩ。对于R2，根据公式4，使用(R1 +
R2) = 100kΩ和R3 = 3.45kΩ，计算得出R2 = 9.48kΩ，R1 = 90.52kΩ。
最接近电阻计算值的标准1% 电阻值为R1 = 90.9kΩ，R2 = 9.09kΩ，R3 = 3.48kΩ。
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10.2.4 MOSFET 选择：阻断MOSFET Q1
选择阻断 MOSFET Q1 时，重要的电气参数包括最大持续漏极电流 ID、最大漏源电压 VDS(MAX)、最大漏源电压
GS(MAX)、通过体二极管的最大源极电流以及漏源导通电阻RDSON
V
。
最大持续漏极电流ID 额定值必须超过最大持续负载电流。
最大漏源电压 VDS(MAX) 必须足够高，以便承受应用中所见的最高差分电压。这包括所有汽车瞬态事件和任何预期
的故障情况。建议使用 VDS 额定电压为 60V 的 MOSFET 以及单个双向 TVS，或使用 VDS 最大额定值为 40V 的
MOSFET 以及两个背对背连接在输入端的单向TVS。
LM7480 可驱动的最大 VGS 为14V，因此应选择 VGS 最小额定值为 15V 的MOSFET。如果选择了 VGS 额定值小
于15V 的MOSFET，则可以使用齐纳二极管将VGS 钳位到安全电平，但这会导致IQ 电流增加。
为了减少 MOSFET 传导损耗，应尽可能降低 RDS(ON)，但根据低 RDS(ON) 选择 MOSFET 可能并非总能如愿。更
高的 RDS(ON) 将在更低反向电流级别为 LM7480 反向比较器提供更高电压信息。随着 RDS(ON) 的增加，反向电流
检测效果更好。选择一个在最大电流时正向压降小于50mV 的MOSFET 是一个很好的起点。
为了对电池电源电压上的交流叠加纹波进行有源整流，必须选择 Q1 的栅源电荷 QGS 来满足所需的交流纹波频
率。每个周期用于有源整流的最大栅源电荷QGS（在VGS 等于4.5V 时）为
1.3mA
QGS_MAX
=
FAC_RIPPLE
(6)
其中 1.3mA 是 7V VDGATE-VA 时的最小电荷泵电流，FAC_RIPPLE 是叠加在电池上的交流纹波的频率，QGS_MAX 是
制造商数据表中指定的6V VGS 时的QGS 值。对于FAC_RIPPLE = 30KHz 时的有源整流，QGS_MAX = 43nC。
根据设计要求选择了BUK7Y4R8-60E MOSFET，其额定值为：
• 60V VDS(MAX) 和±20V VGS(MAX)
• RDS(ON) 在5V VGS 下的典型值为5.0mΩ，在10V VGS 下的额定值为2.9mΩ
• MOSFET QGS 17.4nC
应根据MOSFET 的预期最大功率耗散来考虑MOSFET 的热阻，确保结温(TJ) 得到良好控制。
10.2.5 MOSFET 选择：热插拔MOSFET Q2
MOSFET Q2 的VDS 额定值应足以处理最大系统电压以及输入瞬态电压。对于该12V 设计，瞬态过压事件发生在
抑制负载突降 35V 且持续 400ms 以及 ISO 7637-2 脉冲 2A 50V 且持续 50µs 期间。此外，ISO 7637-2 脉冲 3B
是一个非常快速的100V 100ns 重复脉冲，通常被输入和输出陶瓷电容器吸收，12V 电池上的最大电压可限制为<
40V，建议的最小输入电容为 0.1µF。输入和输出电容器也可吸收 50V ISO 7637-2 脉冲 2A，并且通过在输入和
输出端放置足够大的电容，其振幅可降至 40V 峰值。但是，对于该 12V 设计，最大系统电压为 50V，因此选择
VDS 额定值为60V 的MOSFET。
MOSFET Q2 的VGS 额定值应高于该最大HGATE-OUT 电压15V。
在输入热插拔至 12V 电池期间流经 MOSFET 的浪涌电流由输出电容决定。HGATE 上的外部电容器 CDVDT 用于
限制输入热插拔或启动期间的浪涌电流。选择通过方程式 2 确定的浪涌电流值时，需要确保 MOSFET Q2 能够在
其安全工作区 (SOA) 内正常运行。为了将浪涌电流限制为 250mA，CdVdT 的值为 10.43nF，因此选择最接近的标
准值10.0nF。
浪涌电流持续时间的计算公式如下
(7)
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浪涌电流为250mA 时，计算出的浪涌电流持续时间为2.36ms。
为 Q2 选择了具有 60V VDS 和 ±20V VGS 额定值的 MOSFET BUK7Y4R8-60E。浪涌期间的功率耗散完全在
MOSFET 的安全工作区(SOA) 范围内。
10.2.6 TVS 选择
建议使用 SMBJ33CA 等 600W SMBJ TVS 来实现输入瞬态钳位和保护。如需关于 12V 电池系统 TVS 选择的详
细说明，请参阅适用于12V 电池系统的TVS 选型。
10.2.7 应用曲线
图10-2. 启动电压为12V，EN 拉至VIN
图10-4. 反向输入电压为–14V
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图10-3. 启动电压为12V，显示电荷泵VCAP
图10-5. 反向输入电压为–14V，持续60s
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图10-6. 输出端无负载时的浪涌电流
图10-7. 负载为60Ω时的浪涌电流
图10-8. 热插拔至12V
图10-9. 通过使能使输出导通
图10-10. 通过使能使DGATE 导通
图10-11. 通过打开VCAP 进行导通- EN 从0.8V 上升
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图10-12. 通过使能控制进行关断
图10-13. 过压保护
图10-14. 过压恢复
图10-15. 导通延迟- HGATE
图10-16. 关断延迟- DGATE
图10-17. 关断延迟- HGATE
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图10-18. 负载瞬态，100mA 至5A
图10-19. 启动1A 负载，输出端上电后1ms
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10.3 200V 未抑制负载突降保护应用
LM74800-Q1 的独立栅极驱动拓扑允许将 LM74800-Q1 配置为提供未抑制负载突降或浪涌保护以及反向电池保
护。如图10-20 所示，LM74800-Q1 配置为共源极拓扑，可提供200V 未抑制负载突降保护以及反向电池保护。
Q2
60V
Q1
200V
VBATT (200V Load Dump)
VOUT
CA
1µF
D3
SMBJ150A
CIN
R1
10k
D2
85V
VOUT
CLOAD
47 µF
D1
60V
0.1µF
HGATE
VS
DGATE
A
C
OUT
D4
CVS
1µF
SMBJ33CA
CCAP
0.1µF
CAP
VSNS
SW
LM74800
GND
OV Cut-Off
VOUT
Output Clamp
R2
R3
100 k
EN/UVLO
ON OFF
OV
3.48 k
图10-20. 典型应用电路：200V 未抑制负载突降保护以及反向电池保护
10.3.1 200V 未抑制负载突降保护的设计要求
表10-2. 24V 未抑制负载突降保护的设计参数
设计参数
工作输入电压范围
输出电压
示例值
24V 电池，冷启动期间6V，200V 未抑制负载突降
冷启动期间6V，负载突降期间37V
25W
输出功率
标称值2A，峰值2.5A
输出电流范围
输入电容
最小值0.1µF
保持电容最小值0.1µF，典型值220µF
37 V
输出电容
过压切断阈值
过压钳位
输出钳位在34.5V 和37.5V 之间
ISO 7637-2 和ISO 16750-2，包括200V 未抑制负载突降脉冲5A 和
–600V 50ΩISO-7637 脉冲1
汽车瞬态抗扰度合规性
10.3.2 设计流程
当已放电的电池与交流发电机断开连接而交流发电机仍在产生充电电流时，连接到交流发电机的负载便会出现负
载突降瞬态。负载突降幅度和持续时间取决于交流发电机转速和流入转子的励磁电流。ISO 7637-2 5A 中指定了
脉冲形状和参数，其中指出，200V 脉冲在 24V 电池系统上的最长持续时间为350ms。在使用 LM74800-Q1 设计
200V 未抑制负载突降保护电路时，电路拓扑和MOSFET 额定值非常重要。双通道栅极驱动器使 LM74800-Q1 可
以配置为采用图 10-20 中的共源极拓扑，在此拓扑中，MOSFET Q1 用于关断输出电压或将输出电压钳位到可接
受的安全电平，并保护 MOSFET Q2 和 LM74800-Q1 免受 200V 电压的影响。请注意，只有 VS 引脚通过 10kΩ
电阻承受 200V 电压。额定电压为 60V 的齐纳二极管用于钳位和保护 VS 引脚。电路的其余部分不会承受更高的
电压，因为 MOSFET Q1 可以完全关断，也可以将输出电压钳位到安全电平。本节将讨论符合 ISO 7637-2 和
ISO 16750-2 标准的MOSFET Q1 选择、输入TVS 选择以及MOSFET Q2 选择。
10.3.2.1 升压转换器元件（C2、C3、L1）
将一个至少 1µF 的电容器放置在 FET 的漏极与 GND 之间 (C2) 以及 LM7472x-Q1 的 CAP 引脚与 FET 的漏极之
间(C3)。应使用饱和电流额定值大于175mA 的100μH 电感器(L1)（例如，Coilcraft 的XPL2010-104ML）。
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10.3.2.2 输入和输出电容
建议最小输入电容CIN 为0.1µF，最小输出电容COUT 为0.1µF。
10.3.2.3 VS 电容、电阻和齐纳钳位
至少需要 1µF CVS 电容。在 200V 负载突降期间，电阻 R1 和齐纳二极管 D1 用于通过将 VVS 钳位到 60V 来防止
VS 引脚超过最大额定值。选择R1 = 10kΩ时，齐纳二极管D1 中的峰值功率耗散= 60V × (200V –60V) / 10kΩ
= 0.840W。BZG03B62-M 等SMA 封装二极管可以应对840mW 的峰值功率耗散。R1 中的峰值功率耗散= (200V
– 60V)2 / 10kΩ = 1.96W。一个采用 1210 封装且具有 0.5W 直流额定功率和 200V 额定电压的 10kΩ 电阻可承
受长达350ms 的200V 负载突降。
10.3.2.4 过压保护和输出钳位
串联的电阻 R2 和 R3 用于对过压阈值进行编程。将 R2 连接到 VBATT 可提供过压切断功能，而将连接切换至
VOUT 可提供过压钳位功能。为了将过压阈值VOV 设置为37.0V，所需的电阻值可通过公式7 计算得出。
(8)
为了尽可能减小通过电阻 R2 和 R3 从电池汲取的输入电流，建议使用更高的电阻值。使用高阻值电阻会增加计算
误差，因为在较高值时流经电阻的电流将与流入 OV 引脚的漏电流相当。流入 OV 引脚的最大漏电流为 1µA，选
择(R2 + R3) < 120kΩ可确保流经电阻的电流比流经OV 引脚的漏电流大100 倍。
根据器件电气特性，VOVR 为1.233V。要将 (R2 + R3) 限制为 < 120kΩ，请选择 (R2) = 100kΩ。根据公式 7 可计
算得出R3 = 3.45kΩ。
最接近的标准1% 电阻值为R2 = 100kΩ，R3 = 3.48kΩ。
10.3.2.5 MOSFET Q1 选择
如果在输出截止设计中当存在负载突降瞬态时输出可达到0V，则MOSFET Q1 的VDS 额定值应最小为 200V，而
当输出钳位到37V (±1.5V) 时，该额定值应最小为164.5V。VGS 额定值基于HGATE-OUT 最大电压15V。建议使
用VGS 额定电压为20V 的MOSFET。
在输出受到钳制的设计中，MOSFET Q1 的功率耗散很关键，并需要考虑 MOSFET 的 SOA 特性，确保留有足够
的设计裕度以实现可靠运行。
10.3.2.6 输入TVS 选择
输入端需要两个 TVS 二极管 D3 和 D4。正极侧 TVS 的击穿电压应高于最大系统电压 200V。在负极侧钳位时，
二极管 D4 用于钳制 ISO 7637-2 脉冲 1，其选型过程类似于适用于 24V 电池系统的 TVS 选型 中所述的过程。建
议将SMBJ150A 用作D3 并将SMBJ33CA 用作D4。
10.3.2.7 MOSFET Q2 选择
在设计中选择 MOSFET Q2 的要求与表10-1 中的 MOSFET Q1 选择要求类似，因此选择 MOSFET Q2 的过程与
MOSFET 选择：阻断MOSFET Q1 中所述的过程相同。根据设计要求选择的是MOSFET BUK7Y4R8-60E。
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10.3.3 应用曲线
图10-21. 未抑制的负载突降200V - 输出钳位
图10-22. 未抑制的负载突降200V - 输出切断
图10-23. ISO 7637-2 脉冲1–600V 50Ω
图10-24. ISO 7637-2 脉冲1–600V 50Ω
图10-25. 上电12V - HGATE 和输出
图10-26. 上电12V - DGATE 和A
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图10-27. 上电12V - 电荷泵VCAP
图10-28. 上电12V - DGATE 和HGATE
10.4 注意事项
• 保持IC 的外露焊盘(RTN) 悬空。不要将外露焊盘连接到GND 平面，将RTN 连接到GND 会禁用反极性保护
特性。
• 在输入电压高于48V 的系统应用设计中，将一个限流电阻RPD 与PD 引脚串联。该电阻的值可在270Ω 至
330Ω 的范围内选择。
10.5 电源相关建议
10.5.1 瞬态保护
当外部 MOSFET 在过压切断、反向电流阻断、EN/UVLO 导致电流中断等条件下关断时，输入线路电感会在输入
端产生正电压尖峰，而输出电感会在输出端产生负电压尖峰。电压尖峰（瞬变）的峰值振幅取决于与器件输入或
输出串联的电感值。如果未采取措施解决此问题，这些瞬变可能会超过器件的绝对最大额定值。
解决瞬变的典型方法包括：
• 最大限度减少进出器件的引线长度和电感。
• 使用较大的PCB GND 平面。
• 在输出端和GND 使用肖特基二极管来吸收负尖峰。
• 使用低容值陶瓷电容器（C(IN) 低至约0.1μF）来吸收能量并抑制瞬变。
输入电容的近似值可通过公式8 进行估算。
L IN
( )
Vspike Absolute = V IN + I Load
( ) )
´
(
)
(
C IN
( )
(9)
其中
• V(IN) 是标称电源电压
• I(LOAD) 是负载电流
• L(IN) 等于在源极中观察到的有效电感
• C(IN) 是输入端存在的电容
某些应用可能需要额外的瞬态电压抑制器 (TVS)，以防止瞬变超过器件的绝对最大额定值。这些瞬变可能会在
EMC 测试（例如汽车ISO7637 脉冲）期间发生。
采用可选保护元件（陶瓷电容器、TVS 和肖特基二极管）的电路实现方案如图10-29 所示。
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Q1
Q2
VOUT
VIN
CVS
CVCAP
*
*
COUT
CIN
D2
D1
C
HGATE OUT
DGATE
A
VS CAP
VSNS
SW
R1
BATT_MON
R2
LM7480x
GND
EN/UVLO
ON OFF
OV
R3
* 抑制瞬态所需的可选元件
图10-29. 采用可选保护元件的LM7480 电路实现方案
10.5.2 适用于12V 电池系统的TVS 选型
选择 TVS 时，重要的规格是击穿电压和钳位电压。TVS+ 的击穿电压应高于 24V 快速启动电压和 35V 抑制负载
突降电压，并小于 LM7480 的最大额定电压 (65V)。TVS- 的击穿电压应超过最大电池反向电压 –16V，以免
TVS- 因长时间接触反接电池而受损。
钳位电压是 TVS 二极管在大电流脉冲情况下钳位的电压，该电压远高于击穿电压。在 ISO 7637-2 脉冲 1 的情况
下，当发生器阻抗为 10Ω时，输入电压可上升至 –150V。这意味着流经 TVS- 的电流为15A，且TVS 两端的电
压将接近于其钳位电压。
下一个条件是不超过 LM7480 阴极至阳极电压的绝对最大额定值 (85V) 和 MOSFET 的最大 VDS 额定值。在设计
示例中，选择了额定电压为60V 的MOSFET，因此阴极至阳极电压的最大限值为60V。
在ISO 7637-2 脉冲1 期间，LM7480 的阳极由ISO 脉冲下拉并由TVS 钳位，而MOSFET Q1 快速关断，以防止
反向电流使大容量输出电容器放电。当 MOSFET 关断时，显示的阴极至阳极电压等于（TVS 钳位电压 + 输出电
容器电压）。如果输出电容器上的最大电压为 16V（最大电池电压），则 TVS- 的钳位电压不应超过 (60V –
16V) = –44V。
SMBJ33CA TVS 二极管可用于 12V 电池保护应用。36.7V 的击穿电压满足正极侧的快速启动、负载突降要求以
及负极侧的 16V 电池反向连接要求。在 ISO 7637-2 脉冲 1 测试期间，显示出 SMBJ33CA 钳位在 –44V，峰值
浪涌电流为12A，满足钳位电压≤44V 的要求。
SMBJ 系列TVS' 的额定峰值脉冲功率级别高达600W，足以支持ISO 7637-2 脉冲。
10.5.3 适用于24V 电池系统的TVS 选型
对于24V 电池保护应用，需要更改图10-1 中的TVS 和MOSFET 以满足24V 电池要求。
TVS+ 的击穿电压应高于 48V 快速启动电压，低于 LM7480 阳极和使能引脚的绝对最大额定值 (70V)，并应承受
65V 抑制负载突降。TVS- 的击穿电压应低于最大电池反向电压 –32V，以免 TVS- 因长时间接触反接电池而受
损。
在 ISO 7637-2 脉冲 1 期间，当发生器阻抗为 50Ω 时，输入电压可上升至 –600V。这意味着流经 TVS- 的电流
为12A。TVS- 的钳位电压不能与 12V 电池保护电路的钳位电压相同，因为在 ISO 7637-2 脉冲期间，所见的阳极
至阴极电压等于（- TVS 钳位电压 + 输出电容器电压）。对于 24V 电池应用，最大电池电压为 32V，那么 TVS-
的钳位电压不应超过85V –32V = 53V。
单路双向 TVS 不能用于 24V 电池保护，因为TVS+ 的击穿电压 ≥65V，最大钳位电压 ≤53V，钳位电压不能小
于击穿电压。需要在输入端使用两个背对背连接的单向 TVS。对于正极侧 TVS+，建议使用击穿电压为 64.4V
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（最小值）、67.8V（典型值）的 SMBJ58A。对于负极侧 TVS-，建议使用击穿电压接近 32V（可承受最大电池
反向电压–32V）、最大钳位电压为42.1V 的SMBJ28A。
对于 24V 电池保护，建议使用额定电压为 75V 的 MOSFET，并搭配使用在输入端背对背连接的 SMBJ28A 和
SMBJ58A。
10.6 布局
10.6.1 布局指南
• 对于理想二极管级，将LM74720-Q1 的A、GATE 和C 引脚连接到靠近MOSFET 的SOURCE、GATE 和
DRAIN 引脚的位置。
• 该解决方案的高电流路径通过MOSFET，因此务必为MOSFET 的源极和漏极使用粗而短的布线，以便最大限
度地降低电阻损耗，这非常重要。
• 必须用较短的布线将LM74720-Q1 的GATE 引脚连接到MOSFET 栅极。
• 升压转换器开关电流流入LX、CAP、GND 引脚和C3（FET 漏极至GND 之间）。CAP 引脚和FET 漏极之间
的电容器与C3 到GND 形成环路，必须尽可能靠近放置这些电容器，以便最小化此类环路。使C3 电容器的
GND 侧靠近LM74720-Q1 的GND 引脚。
• 将输入TVS 和输出肖特基二极管等瞬态抑制元件靠近LM74720-Q1 放置。
10.6.2 布局示例
S
D
D
D
D
S
Q1
Q2
S
G
VIN PLANE
DGATE
C
CAP
VS
A
CCAP
VOUT PLANE
VSNS
OUT
HGATE
GND
SW
OV
CVS
D1
COUT
EN/
UVLO
GND PLANE
图10-30. 共漏极配置的PCB 布局示例
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D
D
D
D
G
Q2
Q1
VOUT PLANE
VIN PLANE
S
DGAT
C
E
CAP
VS
A
CCAP
VSNS
OUT
HGATE
GND
SW
D1
CVS
COUT
OV
EN/
UVLO
GND PLANE
图10-31. 共源极配置的PCB 布局示例
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11 器件和文档支持
11.1 接收文档更新通知
要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册，即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
11.2 支持资源
TI E2E™ 支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解
答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。
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11.3 商标
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11.4 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序，可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏，这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.5 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
12 机械、封装和可订购信息
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Status Package Type Package Pins Package
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Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
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Samples
Drawing
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(2)
(3)
(4/5)
(6)
LM74800MDRRR
ACTIVE
WSON
DRR
12
3000 RoHS & Green
NIPDAU
Level-2-260C-1 YEAR
-55 to 125
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(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
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In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
OTHER QUALIFIED VERSIONS OF LM7480 :
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
23-Dec-2022
Automotive : LM7480-Q1
•
NOTE: Qualified Version Definitions:
Automotive - Q100 devices qualified for high-reliability automotive applications targeting zero defects
•
Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
WSON - 0.8 mm max height
PLASTIC QUAD FLAT PACK- NO LEAD
DRR0012E
3.1
2.9
A
B
3.1
2.9
PIN 1 INDEX AREA
0.100 MIN
(0.130)
SECTION A-A
TYPICAL
0.8
0.7
C
SEATING PLANE
0.08 C
0.05
0.00
1.4
1.2
SYMM
(0.2) TYP
(0.43) TYP
6
10X 0.5
7
A
A
SYMM
2X
2.6
2.4
2.5
13
1
12
0.3
0.2
12X
PIN 1 ID
(OPTIONAL)
0.52
0.32
12X
0.1
C A B
C
0.05
4224874/B 03/2019
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. The package thermal pad must be soldered to the printed circuit board for optimal thermal and mechanical performance.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
WSON - 0.8 mm max height
DRR0012E
PLASTIC QUAD FLAT PACK- NO LEAD
2X (2.78)
(1.3)
12X (0.62)
12X (0.25)
1
12
10X (0.5)
SYMM
(2.5)
13
2X
(2.5)
2X
(1)
(R0.05)
TYP
7
6
SYMM
(Ø0.2) VIA
TYP
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE: 20X
0.07 MAX
0.07 MIN
ALL AROUND
ALL AROUND
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
EXPOSED
METAL
EXPOSED
METAL
SOLDER MASK
OPENING
SOLDER MASK
OPENING
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK DETAILS
4224874/B 03/2019
NOTES: (continued)
4. This package is designed to be soldered to a thermal pad on the board. For more information, see Texas Instruments literature
number SLUA271 (www.ti.com/lit/slua271).
5. Vias are optional depending on application, refer to device data sheet. If any vias are implemented, refer to their locations shown
on this view. It is recommended that vias under paste be filled, plugged or tented.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
WSON - 0.8 mm max height
DRR0012E
PLASTIC QUAD FLAT PACK- NO LEAD
2X (2.78)
12X (0.62)
12X (0.25)
2X (1.21)
13
1
12
2X
(1.1)
10X (0.5)
SYMM
2X
(2.5)
(R0.05)
TYP
2X
(0.65)
7
6
SYMM
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 mm THICK STENCIL
EXPOSED PAD
82% PRINTED COVERAGE BY AREA
SCALE: 20X
4224874/B 03/2019
NOTES: (continued)
6. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
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