首先，了解什么是耗盡型 MOSFET。與通常通過向柵極施加一些電壓（即，對于 N 溝道 MOSFET，V_GS > V_{GS (th)}）而導通的常用增強型 MOSFET 不同，耗盡模式 MOSFET 通常在不施加任何柵極電壓的情況下導通，這意味著 MOSFET 可以在 V_GS > 0，V_GS = 0 或 V_GS < 0 時導通。這是因為耗盡型 MOSFET 基于增強型 MOSFET，正離子會注入 FET 的絕緣層。因此，自然會存在一條導電通道。

對于耗盡的 N 溝道 MOSFET，僅當 V_GS（負值）進一步負升以達到 V_{GS (OFF)} 的夾斷模式，或稱為 V_{GS (th)} 時，原始正離子場才能偏移。然后關閉導電通道。

圖 3-3 展示了向現有理想二極管控制器電路添加耗盡型 MOSFET Q_d 時的運行模式。

當 V_CATHODE <= V_ANODE 時，V_IN >= V_OUT 的正常操作。此時，太陽能電源優化器的旁路電路會工作。MOSFET Q₁和 Q_d 導通，V_CATHODE ≌ V_ANODE。

在 V_IN < V_OUT 的反極性或反向電流保護操作期間，V_CATHODE > V_ANODE。此時，太陽能電源優化器的旁路電路不運行。MOSFET Q₁ 關閉，MOSFET Q_D 作為源極跟隨器處于調節模式，維持 V_CATHODE 高于 V_ANODE，且 V_CATHODE = V_IN(VANODE)+ Abs (V_{GS (th)})。因此，V_CATHODE 至 V_ANODE 之間的電壓處于 Q_d 的絕對最大額定值 V_{GS (th)} 范圍內（小于 5V，典型值），遠小于 LM74610-Q1 的 45V_MAX（瞬態）最大反向電壓。現在，高反向電壓 (V_OUT – V_IN) 由 Q_d 的漏源電壓 (V_DS) 維持。

如何選擇合適的耗盡型 MOSFET 主要取決于兩個因素。

• 選擇 Q_d ≥ V_IN(max)（最大峰值輸入電壓）的 V_DS 額定值。
• R_DS(on) 可以在數百歐姆范圍選擇（LM746x0-Q1 采用浮動柵極驅動架構，具有很大的陰極引腳對地阻抗，并且控制器的 I_CATHODE 在微安范圍內）。

圖 3-3 添加耗盡型 MOSFET 的運行模式 (V_CATHODE ≤ V_ANODE)

圖 3-4 添加耗盡型 MOSFET 的運行模式 (V_CATHODE > V_ANODE)

圖 3-5 和 圖 3-6 顯示了仿真電路以及具有 LM74610-Q1 和耗盡型 MOSFET 的旁路電路的結果。從仿真結果可以看出，使用耗盡型 MOSFET 是擴大當前低壓理想二極管控制器反向電壓范圍的有效方法，它解決了 PV 電池板或電池板串輸入電壓范圍非常大的難題。

通過該設計，太陽能電源優化器系統還具有以下系統優勢。

• 解決極低功率損耗導致的熱點問題。
• 使太陽能設備更安全，降低火災風險。
• 提高太陽能發電效率。

圖 3-5 具有 LM74610-Q1 和耗盡型 MOSFET 的旁路電路的仿真電路

圖 3-6 具有 LM74610-Q1 和耗盡型 MOSFET 的旁路電路的仿真結果