LTC4213 点击型号查看芯片规格书
传统上，电子断路器(ECB)包括一个MOSFET、一个MOSFET控制器和一个电流检测电阻。LTC4213是一种新的电子断路器，通过使用外部MOSFET的R(DS(ON))来消除感测电阻。结果是一个简单、小的解决方案，在低工作负载电压下提供显著的低插入损耗优势。LTC4213具有对不同过载条件的两个断路响应，具有三个可选择的跳闸阈值和用于外部n沟道MOSFET开关的高侧驱动。
SENSEP和SENSEN引脚通过外部MOSFET的R(DS(ON))监控负载电流，并作为两个内部比较器(slowcomp和fastcomp)的输入，其跳闸点分别为V(CB)和V(CB(FAST))。当过流故障导致MOSFET上的电压大幅下降时，断路器跳闸。当过载电流超过V(CB)/R(DS(ON))时，SLOWCOMP会延迟16µs后脱开。在严重过载或短路电流超过V(CB(FAST))/R(DS(ON))的情况下，FASTCOMP在1µs内跳闸断路器，保护MOSFET和负载。
当断路器跳闸时，GATE引脚立即拉下断开负载与电源的连接。为了复位断路器故障，ON引脚必须低于0.4V至少80µs，或者偏置V(CC)必须低于1.97V至少80µs。这两个比较器都具有从地到V(CC) + 0.2V的共模输入电压范围。这使得断路器即使在负载电源电压崩溃的严重输出短路条件下也能工作。
LTC4213具有ISEL引脚，可选择以下三种过电流设置之一:
I(SEL)在GND, V(CB) = 25mV和V(CB(FAST)) = 100mV
I(SEL)左开，V(CB) = 50mV, V(CB(FAST)) = 175mV
I(SEL)在V(CC)， V(CB) = 100mV和V(CB(FAST)) = 325mV时
I(SEL)可以动态步进。例如，可以在启动时设置较高的过流阈值，在电源电流稳定后选择较低的阈值。
LTC4213可以在偏置电源上方提供负载过压保护(OVP)。当V(SENSEP) >V(CC) + 0.7V，持续65µs，内部OVP电路激活，GATE引脚拉低，外部MOSFET关断。OVP电路保护系统免受不正确的插件事件，其中V(IN)负载电源远高于V(CC)偏置电压。OVP电路还在任何长时间过电压条件下切断电源负载。65µs的延迟可以防止OVP电路因快速瞬态噪声而触发。然而，如果快速过电压尖峰对系统构成威胁，则应安装外部输入旁路电容器和/或瞬态抑制器。
图1显示了双电源ECB应用程序中的LTC4213。建议输入旁路电容，以防止在V(IN)电源上电或ECB响应过流情况时的瞬态尖峰。图2显示了正常的上电顺序。一旦V(CC)引脚高于内部低电压锁定阈值并且ON引脚上升到0.8V以上，LTC4213退出复位模式(见图2中的跟踪1)。经过60µs的内部反反弹周期后，GATE引脚电容由内部100µA电流源从地充电(见跟踪2)。随着GATE引脚和MOSFET的栅极充电，当V(GATE)超过MOSFET的阈值时，外部MOSFET导通。当V(GATE)超过得尔塔V(GSARM)时，断路器被武装，在这个电压下，外部MOSFET被认为是完全增强的，R(DS(ON))最小。
图1 LTC4213在电子断路器中的应用。
图2 正常的上电顺序。
然后，在断路器通电50µs后，READY引脚变高(见迹3)，V(IN)电源开始上电。为了防止上电失败，V(IN)电源应该以斜坡速率上升，使涌流低于ECB跳闸水平。跟踪图4显示了V(IN)电源上电期间的V(OUT)波形。栅极电压最终峰值为得尔塔V(GSMAX) + V(SENSEN)。MOSFET栅极超驱动电压为得尔塔V(GSMAX)，高于得尔塔V(GSARM)。这确保了外部MOSFET得到充分增强，R(DSON)进一步降低。选择所需R(DSON)在V(GS)近似等于得尔塔V(GSMAX)的MOSFET。LTC4213在栅极过驱动电压超过得尔塔V(GSARM)时监测负载电流。
图3显示了单电源热插拔应用程序中的LTC4213，其中负载可以保持在关机模式，直到热插拔操作完成。在热插拔应用中应避免使用大的输入旁路电容器，因为它们会产生大的浪涌电流。相反，应采用瞬态电压抑制器来剪切和防止快速瞬态尖峰。
图3 热插拔应用程序中的LTC4213。
在本应用中，背板从重置信号保持低位。当PCB长走线接触时，ON引脚被D1肖特基二极管保持在0.4V以下。这将使LTC4213处于重置模式。当短走线接触时，V(IN)电源连接到卡上。V(CC)引脚通过R1-C1滤波器偏置，V(OUT)由电阻R5预充。为了成功上电，R5电阻应该为关闭负载电路和SENSEN引脚的280µA下沉电流源提供足够的初始启动电流。另一方面，R5电阻值应在插板和故障情况下限制负载浪涌电流。当重置在背板处发出高信号，ON引脚处的电容器C2通过R3/R2电阻分压器充电。当ON引脚电压超过0.8V时，GATE引脚上升。栅极电压最终达到峰值，外部MOSFET完全导通，以减小V(IN)和V(OUT)之间的电压降。LTC4213在栅极过驱动电压超过得尔塔V(GSARM)时监测负载电流。
LTC4213是一款小封装No R(SENSE)电子断路器，非常适合具有低MOSFET插入损耗的低压应用。它包括可选的双电流水平和双响应时间断路器功能。该断路器具有从地到V(CC)的宽工作输入共模范围。
