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NCP348的应用电路

作者:dolphin时间:2011-05-04

根据YD/T 1591-2006标准,手机侧充电控制电路应具备过压保护装置,也就是在手机充电接口导入直流6 V以上电压时,如果不能保证安全充电,应启动保护,在非预期电压的情况下,不应出现过热、燃烧、爆炸以及其它电路损坏的现象,而且恢复后,手机应能正常工作。如图4所示,过压保护(OVP)电路在检测到过压故障状况时,检测电路就会将开关打开,使电子负载与电源断开,从而使得包括微处理器、射频、存储器和电源管理器件等核心芯片遭受过压损伤。



图4:过压保护电路启用的原理示意图。

在为手机充电电路提供过压保护方面,即有分立的解决方案,也有集成的解决方案。在分立式解决方案方面,其中之一就是考虑到远高于6 V的电压情形,如静电放电(ESD),其瞬间的应力电压可能高达几千伏甚至十几千伏,这种情形下,可以施加瞬态电压抑制器(TVS)二极管,以此处理瞬变极快的过压故障。在这方面,安森美半导体的TVS二极管就非常适用。例如,在击穿电压为6.2 V时,安森美半导体的ESD5Z5.0T1.G能在几纳秒时间内就对符合IEC61000-4-2标准的高达30 kV的输入电压进行钳位,且钳位电压可高达11.6 V,从而为系统中的关键元件提供可靠的ESD保护。

另一种分立型解决方案就是将OVP驱动器与外部P-MOS配合使用。安森美半导体的NCP346就是这样一个适用的驱动电路,它能够承受高达30 V的瞬态电压。这器件设计用于感测过压状况,并快速地从负载断开输入的电压,从而防止造成损伤。NCP346包含精确的电压参考、磁滞比较器、控制逻辑以及MOSFET门驱动器。搭配OVP驱动器与外部P-MOS时,其优点在于精度高、支持Enable引脚,且下游系统可与AC-DC完全分离。但它也有其缺陷,如电流消耗高及解决方案尺寸较大等。

除了这些分立的解决方案,安森美半导体还推出了全集成的OVP解决方案。这也包括两种解决方案,其中一种是针对插墙式AC-DC适配器充电为手机提供高达2 A的电流和高达28 V的故障瞬态电压的保护,在这方面,安森美半导体的NCP348就是非常适合的选择。NCP348支持的墙式适配器和USB充电电流和电压可分别高达2 A和28 V。它支持Enable和Status /FLAG引脚,并支持6.02和6.4 V的不同过压锁定(OVLO)值。其它的优点包括下游系统可与AC-DC完全隔离和精度高等。此外,它采用极小的2×2.5 mm WDFN封装,非常适合小巧的便携应用。不过,这种方案也有其不足之处,也就是在500 µA电流的休眠模式下,不符合USB规范。这种情况下的解决之道就是采用NCP360和NCP361过压保护电路。NCP360是一款带内置PMOS FET和状态标记的USB正向过压保护控制器,它能够在检测到错误的VBUS工作条件时从输出引脚断开系统连接。这器件能够高达20 V的正向过压保护。由于集成了内部PMOS FET,无需外部元件,从而降低了系统成本,并减少了电路板占用面积。此外,在旁路设置一个1 µF或更大的电容时,这器件还能够提供ESD保护输入(15 kV空气放电)。NCP361则是一款正向过压保护和过流保护控制器。它不仅能够在检测到输入电压超过过压阀值时瞬时断开输出连接,而且得益于其过流保护能力,其集成的PMOS将在充电电流超过电流限制时关闭。


图5:集成式OVP解决方案NCP348的应用电路示意图。

另一种方案针对的就是通过USB端口(VUSB引脚)来充电。这种方案的充电电流为100 mA或500 mA,休眠模式下的电流为500 µA(NCP360和NCP361)或100 µA(NCP348)。

对于过压而言,为了避免造成损伤,过压保护器件的关断时间必须尽可能地快。值得一指的是,无论是NCP360还是NCP348,与同类产品相比,其关断时间都更短。以NCP348为例,它最长需要5 µs的关断时间,而在3 V/µs 条件下,一般只需要 1.5 µs。而NCP360最长只需要1.5 µs,一般只需要0.8 µs。

总的来看,在为手机充电电路提供过压保护方面,集成式OVP是最高效的解决方案,它不仅使得下游系统可与AC-DC适配器完全隔离,而且PCB占用空间最小,并且提供多种功能,如精度高、支持Enable和Status /FLAG引脚和提供过流保护等。此外,安森美半导体还可为墙式电源适配器与USB充电解决方案提供不同的专用元件,如NCP348、NCP360和NCP361等。


关键词: NCP348 应用

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