電子開關或稱為智能開關(Smart Switch),是一種基于集成電路技術的智能型器件,具有體積小、功耗低、響應速度快和阻抗小的特點,可提供高可靠性的過流保護,是自恢復保險絲的理想替代器件。
以AAT4610為例,其過流保護能在1μs內完成,其響應速度是PolySwitch的100萬倍,對瞬間尖峰電流和浪涌電流的限流作用十分明顯。因此電子開關自出現以后,發展極其迅速,已有不少公司推出了相應的產品,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端口的過流保護。
圖1 AAT4610引腳定義
我們仍以AAT4610為例,說明電子開關實現過流保護的工作原理。AAT4610采用SOT-23塑料封裝(如圖1),5個引腳的定義見表1。
AAT4610將6V/2A的P溝道MOSFET場效應管與柵極驅動器、電壓基準、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是一個電子開關,它的通斷受比較器輸出電壓的控制,如果輸出電流大于設定電流,運算放大器AMP輸出負電壓,關斷MOSFET,停止電壓輸出,對供電電路起到保護作用。MOSFET的溝道電阻最大值僅為180mΩ,關斷模式下靜態電流為1mA。MOSFET的工作電壓為2.7V~5.5V,輸入電壓低于2.7V時,由欠壓鎖定電路關斷MOSFET,對供電電路進行欠壓保護。
圖2 AAT4610內部邏輯框圖
AAT4610的應用電路十分簡單,只要外接兩只濾波電容和一只電阻器RSET,便可實現過流保護功能,如圖3。
在AAT4610輸入和輸出端接入濾波電容用來消除電子開關的工作噪聲,限流電阻RSET用來設定保護電流值。當工作電流超出保護電流值時,輸出電壓立即下降到0伏,其反應時間約為800ns。引腳4是使能端,從外部輸入一個2.5V以上的電壓即可讓其工作,否則AAT4610將不起保護作用。
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