原创 电子开关实现过流保护的原理

作者：陈忠民

　　电子开关或称为智能开关（Smart Switch），是一种基于集成电路技术的智能型器件，具有体积小、功耗低、响应速度快和阻抗小的特点，可提供高可靠性的过流保护，是自恢复保险丝的理想替代器件。

　　以AAT4610为例，其过流保护能在1μs内完成，其响应速度是PolySwitch的100万倍，对瞬间尖峰电流和浪涌电流的限流作用十分明显。因此电子开关自出现以后，发展极其迅速，已有不少公司推出了相应的产品，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，它们均可用于I/O端口的过流保护。

图1   AAT4610引脚定义

　　我们仍以AAT4610为例，说明电子开关实现过流保护的工作原理。AAT4610采用SOT-23塑料封装（如图1），5个引脚的定义见表1。

        AAT4610将6V／2A的P沟道MOSFET场效应管与栅极驱动器、电压基准、限流比较器和欠压闭锁电路组合在SOT-23-5封装中（如图2）。其中MOSFET是一个电子开关，它的通断受比较器输出电压的控制，如果输出电流大于设定电流，运算放大器AMP输出负电压，关断MOSFET，停止电压输出，对供电电路起到保护作用。MOSFET的沟道电阻最大值仅为180mΩ，关断模式下静态电流为1mA。MOSFET的工作电压为2.7V～5.5V，输入电压低于2.7V时，由欠压锁定电路关断MOSFET，对供电电路进行欠压保护。

图2   AAT4610内部逻辑框图

　　AAT4610的应用电路十分简单，只要外接两只滤波电容和一只电阻器R_SET，便可实现过流保护功能，如图3。在AAT4610输入和输出端接入滤波电容用来消除电子开关的工作噪声，限流电阻R_SET用来设定保护电流值。当工作电流超出保护电流值时，输出电压立即下降到0伏，其反应时间约为800ns。引脚4是使能端，从外部输入一个2.5V以上的电压即可让其工作，否则AAT4610将不起保护作用。

图3   AAT4610应用电路