傳統(tǒng)上，電子斷路器(ECB)包括一個(gè)MOSFET、一個(gè)MOSFET控制器和一個(gè)電流檢測(cè)電阻。LTC4213是一種新的電子斷路器，通過(guò)使用外部MOSFET的R(DS(ON))來(lái)消除感測(cè)電阻。結(jié)果是一個(gè)簡(jiǎn)單、小的解決方案，在低工作負(fù)載電壓下提供顯著的低插入損耗優(yōu)勢(shì)。LTC4213具有對(duì)不同過(guò)載條件的兩個(gè)斷路響應(yīng)，具有三個(gè)可選擇的跳閘閾值和用于外部n溝道MOSFET開(kāi)關(guān)的高側(cè)驅(qū)動(dòng)。

過(guò)電流保護(hù)

SENSEP和SENSEN引腳通過(guò)外部MOSFET的R(DS(ON))監(jiān)控負(fù)載電流，并作為兩個(gè)內(nèi)部比較器(slowcomp和fastcomp)的輸入，其跳閘點(diǎn)分別為V(CB)和V(CB(FAST))。當(dāng)過(guò)流故障導(dǎo)致MOSFET上的電壓大幅下降時(shí)，斷路器跳閘。當(dāng)過(guò)載電流超過(guò)V(CB)/R(DS(ON))時(shí)，SLOWCOMP會(huì)延遲16μs后脫開(kāi)。在嚴(yán)重過(guò)載或短路電流超過(guò)V(CB(FAST))/R(DS(ON))的情況下，F(xiàn)ASTCOMP在1μs內(nèi)跳閘斷路器，保護(hù)MOSFET和負(fù)載。

當(dāng)斷路器跳閘時(shí)，GATE引腳立即拉下斷開(kāi)負(fù)載與電源的連接。為了復(fù)位斷路器故障，ON引腳必須低于0.4V至少80μs，或者偏置V(CC)必須低于1.97V至少80μs。這兩個(gè)比較器都具有從地到V(CC) + 0.2V的共模輸入電壓范圍。這使得斷路器即使在負(fù)載電源電壓崩潰的嚴(yán)重輸出短路條件下也能工作。

靈活過(guò)流設(shè)定

LTC4213具有ISEL引腳，可選擇以下三種過(guò)電流設(shè)置之一:

• I(SEL)在GND, V(CB) = 25mV和V(CB(FAST)) = 100mV

• I(SEL)左開(kāi)，V(CB) = 50mV, V(CB(FAST)) = 175mV

• I(SEL)在V(CC)， V(CB) = 100mV和V(CB(FAST)) = 325mV時(shí)

I(SEL)可以動(dòng)態(tài)步進(jìn)。例如，可以在啟動(dòng)時(shí)設(shè)置較高的過(guò)流閾值，在電源電流穩(wěn)定后選擇較低的閾值。

過(guò)電壓保護(hù)裝置

LTC4213可以在偏置電源上方提供負(fù)載過(guò)壓保護(hù)(OVP)。當(dāng)V(SENSEP) >V(CC) + 0.7V，持續(xù)65μs，內(nèi)部OVP電路激活，GATE引腳拉低，外部MOSFET關(guān)斷。OVP電路保護(hù)系統(tǒng)免受不正確的插件事件，其中V(IN)負(fù)載電源遠(yuǎn)高于V(CC)偏置電壓。OVP電路還在任何長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓條件下切斷電源負(fù)載。65μs的延遲可以防止OVP電路因快速瞬態(tài)噪聲而觸發(fā)。然而，如果快速過(guò)電壓尖峰對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成威脅，則應(yīng)安裝外部輸入旁路電容器和/或瞬態(tài)抑制器。

典型的電子斷路器(ECB)應(yīng)用

圖1顯示了雙電源ECB應(yīng)用程序中的LTC4213。建議輸入旁路電容，以防止在V(IN)電源上電或ECB響應(yīng)過(guò)流情況時(shí)的瞬態(tài)尖峰。圖2顯示了正常的上電順序。一旦V(CC)引腳高于內(nèi)部低電壓鎖定閾值并且ON引腳上升到0.8V以上，LTC4213退出復(fù)位模式(見(jiàn)圖2中的跟蹤1)。經(jīng)過(guò)60μs的內(nèi)部反反彈周期后，GATE引腳電容由內(nèi)部100μA電流源從地充電(見(jiàn)跟蹤2)。隨著GATE引腳和MOSFET的柵極充電，當(dāng)V(GATE)超過(guò)MOSFET的閾值時(shí)，外部MOSFET導(dǎo)通。當(dāng)V(GATE)超過(guò)得爾塔V(GSARM)時(shí)，斷路器被武裝，在這個(gè)電壓下，外部MOSFET被認(rèn)為是完全增強(qiáng)的，R(DS(ON))最小。

然后，在斷路器通電50μs后，READY引腳變高(見(jiàn)跡3)，V(IN)電源開(kāi)始上電。為了防止上電失敗，V(IN)電源應(yīng)該以斜坡速率上升，使涌流低于ECB跳閘水平。跟蹤圖4顯示了V(IN)電源上電期間的V(OUT)波形。柵極電壓最終峰值為得爾塔V(GSMAX) + V(SENSEN)。MOSFET柵極超驅(qū)動(dòng)電壓為得爾塔V(GSMAX)，高于得爾塔V(GSARM)。這確保了外部MOSFET得到充分增強(qiáng)，R(DSON)進(jìn)一步降低。選擇所需R(DSON)在V(GS)近似等于得爾塔V(GSMAX)的MOSFET。LTC4213在柵極過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓超過(guò)得爾塔V(GSARM)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電流。

典型熱插拔應(yīng)用

圖3顯示了單電源熱插拔應(yīng)用程序中的LTC4213，其中負(fù)載可以保持在關(guān)機(jī)模式，直到熱插拔操作完成。在熱插拔應(yīng)用中應(yīng)避免使用大的輸入旁路電容器，因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生大的浪涌電流。相反，應(yīng)采用瞬態(tài)電壓抑制器來(lái)剪切和防止快速瞬態(tài)尖峰。

在本應(yīng)用中，背板從重置信號(hào)保持低位。當(dāng)PCB長(zhǎng)走線接觸時(shí)，ON引腳被D1肖特基二極管保持在0.4V以下。這將使LTC4213處于重置模式。當(dāng)短走線接觸時(shí)，V(IN)電源連接到卡上。V(CC)引腳通過(guò)R1-C1濾波器偏置，V(OUT)由電阻R5預(yù)充。為了成功上電，R5電阻應(yīng)該為關(guān)閉負(fù)載電路和SENSEN引腳的280μA下沉電流源提供足夠的初始啟動(dòng)電流。另一方面，R5電阻值應(yīng)在插板和故障情況下限制負(fù)載浪涌電流。當(dāng)重置在背板處發(fā)出高信號(hào)，ON引腳處的電容器C2通過(guò)R3/R2電阻分壓器充電。當(dāng)ON引腳電壓超過(guò)0.8V時(shí)，GATE引腳上升。柵極電壓最終達(dá)到峰值，外部MOSFET完全導(dǎo)通，以減小V(IN)和V(OUT)之間的電壓降。LTC4213在柵極過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓超過(guò)得爾塔V(GSARM)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電流。

結(jié)論

LTC4213是一款小封裝No R(SENSE)電子斷路器，非常適合具有低MOSFET插入損耗的低壓應(yīng)用。它包括可選的雙電流水平和雙響應(yīng)時(shí)間斷路器功能。該斷路器具有從地到V(CC)的寬工作輸入共模范圍。