電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的原理

電子開關(guān)或稱為智能開關(guān)(Smart Switch)，是一種基于集成電路技術(shù)的智能型器件，具有體積小、功耗低、響應(yīng)速度快和阻抗小的特點(diǎn)，可提供高可靠性的過(guò)流保護(hù)，是自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的理想替代器件。

以AAT4610為例，其過(guò)流保護(hù)能在1μs內(nèi)完成，其響應(yīng)速度是PolySwitch的100萬(wàn)倍，對(duì)瞬間尖峰電流和浪涌電流的限流作用十分明顯。因此電子開關(guān)自出現(xiàn)以后，發(fā)展極其迅速，已有不少公司推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，如AAT公司的AAT4610，Maxim公司MAX1946，NEC公司的μPD16875、Microsemi公司的SL03-SL24系列和SM03-36系列以及USB02和USB302等，它們均可用于I/O端口的過(guò)流保護(hù)。

圖1 AAT4610引腳定義

我們?nèi)砸訟AT4610為例，說(shuō)明電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的工作原理。AAT4610采用SOT-23塑料封裝(如圖1)，5個(gè)引腳的定義見(jiàn)表1。

AAT4610將6V/2A的P溝道MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管與柵極驅(qū)動(dòng)器、電壓基準(zhǔn)、限流比較器和欠壓閉鎖電路組合在SOT-23-5封裝中(如圖2)。其中MOSFET是一個(gè)電子開關(guān)，它的通斷受比較器輸出電壓的控制，如果輸出電流大于設(shè)定電流，運(yùn)算放大器AMP輸出負(fù)電壓，關(guān)斷MOSFET，停止電壓輸出，對(duì)供電電路起到保護(hù)作用。MOSFET的溝道電阻最大值僅為180mΩ，關(guān)斷模式下靜態(tài)電流為1mA。MOSFET的工作電壓為2.7V～5.5V，輸入電壓低于2.7V時(shí)，由欠壓鎖定電路關(guān)斷MOSFET，對(duì)供電電路進(jìn)行欠壓保護(hù)。

圖2 AAT4610內(nèi)部邏輯框圖

AAT4610的應(yīng)用電路十分簡(jiǎn)單，只要外接兩只濾波電容和一只電阻器RSET，便可實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能，如圖3。

在AAT4610輸入和輸出端接入濾波電容用來(lái)消除電子開關(guān)的工作噪聲，限流電阻RSET用來(lái)設(shè)定保護(hù)電流值。當(dāng)工作電流超出保護(hù)電流值時(shí)，輸出電壓立即下降到0伏，其反應(yīng)時(shí)間約為800ns。引腳4是使能端，從外部輸入一個(gè)2.5V以上的電壓即可讓其工作，否則AAT4610將不起保護(hù)作用。