【導(dǎo)讀】設(shè)置過(guò)流/過(guò)壓檢測(cè)電路、保護(hù)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(xiǎn)絲并不起眼，卻彰顯了科技之道，只有真正懂得設(shè)計(jì)與應(yīng)用原理、了解芯片背后海量測(cè)試的艱辛，才能讀懂制造商在細(xì)微處的用心。
眾所周知，對(duì)于敏感電路，過(guò)高的輸入電壓有可能導(dǎo)致其受到損害，但如果為了保護(hù)系統(tǒng)安全額外使用過(guò)多的部件，又會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，極端情況下甚至產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。圣邦微電子全新產(chǎn)品SGM2528的設(shè)計(jì)初衷，就是為了在出現(xiàn)高壓時(shí)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(xiǎn)絲，SGM2528可以極大地提升硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)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(jī)故障時(shí)的可靠性。同時(shí)，它還包括一個(gè)過(guò)壓鉗位電路，能夠在瞬態(tài)時(shí)限制輸出電壓，但不會(huì)因此關(guān)閉設(shè)備，從而保障負(fù)載電路得以繼續(xù)運(yùn)行。
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(gè)參考電壓源和放大器來(lái)控制器件中的峰值電流。SENSEFET允許測(cè)量一小部分負(fù)載電流，其優(yōu)點(diǎn)是在增加感測(cè)電阻器測(cè)量值的同時(shí)，降低了功率損耗和額定功率。感測(cè)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(gè)極限值：一個(gè)用于過(guò)載狀況，通常是指那些柵極電流高且場(chǎng)效應(yīng)管處于完全增強(qiáng)的工作模式；另一個(gè)則是當(dāng)裝置主動(dòng)限制電流且柵極處于中間水平時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)短路電流操作模式。
有兩種對(duì)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(jiàn)圖2）。連接電流限制引腳和負(fù)載之間的檢測(cè)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(cè)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?yàn)樗形鍌€(gè)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。
圖2 采用直流感應(yīng)的應(yīng)用電路
另一種方法是開(kāi)爾文傳感（Kelvin Sensing，應(yīng)用電路見(jiàn)圖3）。此方法使用其中一個(gè)源管腳作為電流檢測(cè)電阻器的連接。這種連接主要用于感測(cè)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(duì)電流極限水平?jīng)]有影響。在這種配置中，導(dǎo)通電阻值相對(duì)于直接感應(yīng)法略有增加，因?yàn)橹挥兴膫€(gè)源管腳用于供電。
圖3 采用開(kāi)爾文傳感的應(yīng)用電路
圖4 SGM2528限流曲線
過(guò)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(cè)輸出電壓；另一方面，如果輸入電壓超過(guò)15V，主場(chǎng)效應(yīng)管的柵極驅(qū)動(dòng)將降低以限制輸出，這是為了在保護(hù)負(fù)載的同時(shí)允許通過(guò)瞬態(tài)運(yùn)行。如果一個(gè)過(guò)壓狀態(tài)存在過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，由于通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管的電壓下降與負(fù)載電流相結(jié)合，可能會(huì)導(dǎo)致器件過(guò)熱。在這種情況下，熱保護(hù)電路將關(guān)閉設(shè)備。對(duì)于12V總線的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，過(guò)壓會(huì)導(dǎo)致后級(jí)電源或者系統(tǒng)有易損的風(fēng)險(xiǎn)，SGM2528的輸出鉗位功能可以有效的保護(hù)后級(jí)系統(tǒng)避免過(guò)壓的風(fēng)險(xiǎn)。
欠壓鎖定（Under-Voltage Lockout）電路使用帶遲滯功能的比較器來(lái)監(jiān)測(cè)輸入電壓。如果輸入電壓降到規(guī)定水平以下，輸出開(kāi)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(jī)過(guò)程中抖動(dòng)的場(chǎng)景下可以有效保護(hù)輸出質(zhì)量，避免反復(fù)起機(jī)導(dǎo)致后級(jí)系統(tǒng)故障。
過(guò)流保護(hù)和輸出短路保護(hù)功能，可以保護(hù)系統(tǒng)前級(jí)電源在后端系統(tǒng)過(guò)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(hù)，檢測(cè)到實(shí)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(hù)，并且通過(guò)優(yōu)化的關(guān)斷機(jī)制避免快速關(guān)斷導(dǎo)致的輸出端負(fù)壓和輸入端過(guò)沖，盡可能的優(yōu)化系統(tǒng)的柔和關(guān)斷，防止因?yàn)檫^(guò)快和過(guò)慢關(guān)斷帶來(lái)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(hù)
● 無(wú)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(xiàng)：
○ SGM2528A：帶VCLAMP的熱閉鎖
○ SGM2528B：帶VCLAMP的熱自動(dòng)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(guò)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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