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电路过流保护——限流保护芯片

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在开发一些电子项目,经常会遇到这样的问题,设计的PCBA电路板,内部有5V电源电路,除了给各个功能电路供电之外,比如MCU单片机供电、PM2.5传感器供电、喇叭供电,还需要给外部电路供电。

5V电源给内部电路供电还好处理,但给外部电路供电,就不那么简单了,因为工程师需要考虑各种不同的情况出现,如外部电路如果短路怎么办?外部电路,如果电压超过了5V怎么办?还有就是如果外部电路,发生了异常,内部的电路该怎么判断呢?

所以此时就需要限流保护芯片了。限流保护芯片是专门用来进行限流输出的保护芯片,它们能将5V电压输出的电流限制在1A或者1.5A和2.0A,这样就可以防止大电流和短路的情况发生了。

我们详细来了解一下它们的功能用途

在这个限流保护电路中,VIN连接的是5V电压,是输入电压。VOUT就是向外输出的5V电压,正常的工作电流是500mA。 如果外部的电路发生异常情况,导致电路中的电流增大了1.2A,超过了限制的电流1A,显然它就会触发芯片的电流保护功能,会立即关闭VOUT输出的5V电压,这样就保护了内部的5V电源电路不受影响了。

其中最主要的功能便是限制电流为1A。

它与限流电阻R1的阻值有关,不同的阻值,对应到不同的限流值。比如R1阻值为23.7K,芯片的限流值就为1A; 工程师可以根据自己的实际项目来选择合适的R1电阻阻值,来达到自己想要的限流功能。

芯片限流原理

芯片的内部结构包括一个带有P沟道的MOS管,它被用作功率开关来控制输出电压VOUT。芯片可以被看作一个包含MOS管的集成电路。当MOS管导通时,可以输出5V电压;当MOS管关闭时,无法输出5V电压。

该MOS管的导通和关闭由芯片的EN引脚电平决定。当EN引脚输入高电平时,MOS管导通;当EN引脚输入低电平时,MOS管关闭。

在输入VIN一侧,还有一个串联的小电阻,被用作输出电流的测量。这个电阻类似于采样电阻,其功能是实时监测输出电流是否正常。

需要注意的是,这个内部的采样电阻与先前提到的限流电阻R1是不同的。这两个电阻的作用完全不同。内部的采样电阻仅负责监测输出电流,而外部的限流电阻R1的阻值用于设定输出电流的最大值。

如何判断是否过流

限流芯片具有限流的保护功能,那如何判断电路是否过流了呢?

工程师可以通过检测芯片的FLAG引脚的高低电平来判断。

LAG引脚是一个标志位,只有当芯片内部发生过流或过温时,FLAG引脚才会输出低电平。在其他正常情况下,由于上拉电阻R2的存在,FLAG引脚通常保持高电平状态。

尽管大多数限流芯片可以用于开发带有限流保护功能的电路方案,但有一些限流芯片其VIN输入引脚的最大电压仅支持5.5V,因此不适用于高电压项目应用,如12V。

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