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敏感電路過流/過壓保護的秘密--SGM2528

發(fā)布時間:2020-07-07 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】設(shè)置過流/過壓檢測電路、保護電路,提升其可靠性與安全性,是業(yè)界的一貫做法。小小的保險絲并不起眼,卻彰顯了科技之道,只有真正懂得設(shè)計與應(yīng)用原理、了解芯片背后海量測試的艱辛,才能讀懂制造商在細(xì)微處的用心。
 
眾所周知,對于敏感電路,過高的輸入電壓有可能導(dǎo)致其受到損害,但如果為了保護系統(tǒng)安全額外使用過多的部件,又會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響,極端情況下甚至產(chǎn)生錯誤信號。圣邦微電子全新產(chǎn)品SGM2528的設(shè)計初衷,就是為了在出現(xiàn)高壓時向負(fù)載設(shè)備提供緩沖。作為一顆兼具成本效益和可重置功能的12V總線用電子保險絲,SGM2528可以極大地提升硬盤驅(qū)動器、主板電源管理和其他電路在面臨災(zāi)難性故障和關(guān)機故障時的可靠性。同時,它還包括一個過壓鉗位電路,能夠在瞬態(tài)時限制輸出電壓,但不會因此關(guān)閉設(shè)備,從而保障負(fù)載電路得以繼續(xù)運行。
 
敏感電路過流/過壓保護的秘密--SGM2528
圖1 SGM2528A和SGM2528B結(jié)構(gòu)框圖
 
如何限流/限壓才可靠?
 
SGM2528限流/限壓的秘密,就在于使用了SENSEFET以及一個參考電壓源和放大器來控制器件中的峰值電流。SENSEFET允許測量一小部分負(fù)載電流,其優(yōu)點是在增加感測電阻器測量值的同時,降低了功率損耗和額定功率。感測電阻器阻值通常在幾十歐姆范圍內(nèi),額定功率為幾毫瓦,因此成本低廉。
 
限流電路設(shè)置有兩個極限值:一個用于過載狀況,通常是指那些柵極電流高且場效應(yīng)管處于完全增強的工作模式;另一個則是當(dāng)裝置主動限制電流且柵極處于中間水平時,就會出現(xiàn)短路電流操作模式。
 
有兩種對電流限制電路進(jìn)行偏壓設(shè)置的方法。
 
一種方法是直流感應(yīng)(Direct Current Sensing,應(yīng)用電路見圖2)。連接電流限制引腳和負(fù)載之間的檢測電阻。該方法包括限流電路中的封裝導(dǎo)線電阻(Bond Wire Resistance)。該電阻能夠影響給定電阻的電流極限值,并且可根據(jù)檢測電阻和源管腳之間的阻抗產(chǎn)生輕微的變化。在這種配置下,器件的導(dǎo)通電阻值將略低,因為所有五個源管腳都是并聯(lián)的,因此,有效的封裝導(dǎo)線電阻值是任何給定管腳電阻值的五分之一。
 
敏感電路過流/過壓保護的秘密--SGM2528
圖2 采用直流感應(yīng)的應(yīng)用電路
 
另一種方法是開爾文傳感(Kelvin Sensing,應(yīng)用電路見圖3)。此方法使用其中一個源管腳作為電流檢測電阻器的連接。這種連接主要用于感測裸片上的電壓,因此板上的任何封裝導(dǎo)線電阻和外部阻抗對電流極限水平?jīng)]有影響。在這種配置中,導(dǎo)通電阻值相對于直接感應(yīng)法略有增加,因為只有四個源管腳用于供電。
 
敏感電路過流/過壓保護的秘密--SGM2528
圖3 采用開爾文傳感的應(yīng)用電路
 
敏感電路過流/過壓保護的秘密--SGM2528
圖4 SGM2528限流曲線
 
過壓鉗位(Over-Voltage Clamp)電路由放大器和參考電壓源組成,一方面負(fù)責(zé)監(jiān)測輸出電壓;另一方面,如果輸入電壓超過15V,主場效應(yīng)管的柵極驅(qū)動將降低以限制輸出,這是為了在保護負(fù)載的同時允許通過瞬態(tài)運行。如果一個過壓狀態(tài)存在過長時間,由于通過場效應(yīng)管的電壓下降與負(fù)載電流相結(jié)合,可能會導(dǎo)致器件過熱。在這種情況下,熱保護電路將關(guān)閉設(shè)備。對于12V總線的產(chǎn)品來說,過壓會導(dǎo)致后級電源或者系統(tǒng)有易損的風(fēng)險,SGM2528的輸出鉗位功能可以有效的保護后級系統(tǒng)避免過壓的風(fēng)險。
 
欠壓鎖定(Under-Voltage Lockout)電路使用帶遲滯功能的比較器來監(jiān)測輸入電壓。如果輸入電壓降到規(guī)定水平以下,輸出開關(guān)將切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)。在輸入電源不穩(wěn)或者起機過程中抖動的場景下可以有效保護輸出質(zhì)量,避免反復(fù)起機導(dǎo)致后級系統(tǒng)故障。
 
過流保護和輸出短路保護功能,可以保護系統(tǒng)前級電源在后端系統(tǒng)過流或者短路的情況下出現(xiàn)較大幅度的跌落,從而避免影響到其他旁路系統(tǒng)的正常工作。為了快速響應(yīng)系統(tǒng)短路的保護,檢測到實際系統(tǒng)負(fù)載電流到達(dá)設(shè)定限流值的1.6倍后,SGM2528立即做出短路保護,并且通過優(yōu)化的關(guān)斷機制避免快速關(guān)斷導(dǎo)致的輸出端負(fù)壓和輸入端過沖,盡可能的優(yōu)化系統(tǒng)的柔和關(guān)斷,防止因為過快和過慢關(guān)斷帶來額外的系統(tǒng)消耗。
 
主要特征
 
●   集成功率器件
●   功率器件熱保護
●   無需外部電路分流
●   9V至18V輸入電壓范圍,浪涌最高達(dá)30V
●   超低導(dǎo)通電阻:26mΩ(典型值)
●   熱選項:
     ○ SGM2528A:帶VCLAMP的熱閉鎖
     ○ SGM2528B:帶VCLAMP的熱自動重試
     ○ SGM2528C:不帶VCLAMP的熱閉鎖
●   內(nèi)置電荷泵
●   內(nèi)置欠壓鎖定電路
●   內(nèi)置過壓鉗位電路(SGM2528A和SGM2528B)
●   工作溫度范圍:-40℃~ 125℃
●   綠色TDFN-3×3-10L封裝
 
 
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