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過流保護的電路方案——限制的電流1A是怎么來的?

發(fā)布時間:2024-02-23 來源:安森美 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】工程師在開發(fā)一些電子項目,不知道是否遇到過類似這樣的問題——設(shè)計的PCBA電路板,內(nèi)部有5V電源電路,除了給各個功能電路供電之外,比如MCU單片機供電、PM2.5傳感器供電、喇叭供電,還需要給外部電路供電。5V電源給內(nèi)部電路供電還好處理,但給外部電路供電,就不那么簡單了,因為工程師需要考慮各種不同的情況出現(xiàn),如外部電路如果短路怎么辦?外部電路,如果電壓超過了5V怎么辦?還有就是如果外部電路,發(fā)生了異常,內(nèi)部的電路該怎么判斷呢?


工程師在開發(fā)一些電子項目,不知道是否遇到過類似這樣的問題——設(shè)計的PCBA電路板,內(nèi)部有5V電源電路,除了給各個功能電路供電之外,比如MCU單片機供電、PM2.5傳感器供電、喇叭供電,還需要給外部電路供電。5V電源給內(nèi)部電路供電還好處理,但給外部電路供電,就不那么簡單了,因為工程師需要考慮各種不同的情況出現(xiàn),如外部電路如果短路怎么辦?外部電路,如果電壓超過了5V怎么辦?還有就是如果外部電路,發(fā)生了異常,內(nèi)部的電路該怎么判斷呢?


本文轉(zhuǎn)載自“電路一點通”賬號,原作者介紹了安森美(onsemi)一款專門用來進行限流輸出的保護芯片NCP380,它能將5V電壓輸出的電流限制在1A或者1.5A和2.0A,這樣就可以防止大電流和短路的情況發(fā)生了。


過流保護的電路方案——限制的電流1A是怎么來的?

內(nèi)部的5V電路向外輸出5V電壓


首先,讓我們詳細來了解一下它的功能用途。


過流保護的電路方案——限制的電流1A是怎么來的?

NCP580芯片應(yīng)用電路


在這個限流保護電路中,VIN連接的是5V電壓,是輸入電壓。VOUT就是向外輸出的5V電壓,正常的工作電流是500mA。


如果外部的電路發(fā)生異常情況,導(dǎo)致電路中的電流增大了1.2A,超過了限制的電流1A,顯然它就會觸發(fā)芯片的電流保護功能,會立即關(guān)閉VOUT輸出的5V電壓,這樣就保護了內(nèi)部的5V電源電路不受影響了。問題是,這個限制的電流1A是怎么來的?


它與限流電阻R1的阻值有關(guān),不同的阻值,對應(yīng)到不同的限流值。比如

. R1阻值為23.7K,NCP380芯片限流的值就為1A;

. R1阻值為37.4K,NCP380芯片限流的值就為0.7A;

. R1阻值為14.3K,NCP380芯片限流的值就為1.5A;

. R1阻值為9K,NCP380芯片限流的值就為2.0A;

工程師可以根據(jù)自己的實際項目來選擇合適的R1電阻阻值,來達到自己想要的限流功能。


芯片限流的原理


可能有工程師會問,為什么NCP380芯片有限流的保護功能呢?它的保護原理是什么呢?回答這個問題,還得從它的內(nèi)部電路來分析。


過流保護的電路方案——限制的電流1A是怎么來的?

NCP380芯片內(nèi)部電路


芯片的內(nèi)部,輸入VIN 和 輸出VOUT之間有一個P溝道的MOS管,它是作為一種功率開關(guān),控制輸出的電壓VOUT。也就是說,NCP380芯片,本質(zhì)上可以把它看成一個MOS管。當(dāng)MOS管導(dǎo)通,5V電壓就可以輸出;當(dāng)MOS管關(guān)閉,5V電壓就輸出不了。


其中這個MOS管的導(dǎo)通和關(guān)閉,是由芯片的EN引腳電平?jīng)Q定的。如果EN引腳輸入高電平,MOS管就導(dǎo)通;如果EN引腳輸入低電平,MOS管就關(guān)閉。


不知道工程師有沒有發(fā)現(xiàn),在輸入VIN那一側(cè),它還有一個串聯(lián)的小電阻,這個電阻就是用來測量輸出的電流,它的功能是類似于采樣電阻。NCP380芯片就是通過內(nèi)部的采樣電阻,來實時檢測輸出的電流是否正常。


工程師可不要搞混了,這個電阻與芯片哥之前說的限流電阻R1不是一個電阻,它倆的作用完全不一樣。芯片內(nèi)部的采樣電阻只是負(fù)責(zé)檢測輸出的電流,而外圍的限流電阻R1,它的阻值是設(shè)定限定輸出電流的最大值。


如何判斷是否過流


既然NCP380芯片具有限流的保護功能,那如何判斷電路是否過流了呢?工程師可以通過檢測芯片的FLAG引腳的高低電平來判斷。


過流保護的電路方案——限制的電流1A是怎么來的?

NCP380芯片應(yīng)用電路


FLAG引腳是一個標(biāo)志位,只有當(dāng)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的過流,或者過溫了,F(xiàn)LAG引腳才會輸出一個低電平;在其他正常的情況下,由于有一個47K的上拉電阻R2,所以它平時是一個高電平的狀態(tài)。

雖然NCP380芯片,能被工程師用來開發(fā)帶有限流保護功能的電路方案,但它的VIN輸入引腳電壓,最大卻只能支持5.5V,顯然是不符合高電壓項目應(yīng)用的,比如12V。

本文轉(zhuǎn)載自:安森美


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