詳解電子開關(guān)實現(xiàn)過流保護的原理

 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，可提供高可靠性的過流保護，是自恢復(fù)保險絲的理想替代器件。

以AAT4610為例，其過流保護能在1μs內(nèi)完成，其響應(yīng)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(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端口的過流保護。

圖1 AAT4610引腳定義

我們?nèi)砸訟AT4610為例，說明電子開關(guān)實現(xiàn)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(yīng)管與柵極驅(qū)動器、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，運算放大器AMP輸出負電壓，關(guān)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(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，由欠壓鎖定電路關(guān)斷MOSFET，對供電電路進行欠壓保護。

圖2 AAT4610內(nèi)部邏輯框圖

AAT4610的應(yīng)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(xiàn)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(guān)的工作噪聲，限流電阻RSET用來設(shè)定保護電流值。當(dāng)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(yīng)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。