电子保险丝MIC2545A

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保险丝是常用的过流保护元件,当负载电流超过保险丝额定电流或发生短路时,保险丝被熔断而断开电源,使电路得到保护。保险丝熔断总是需要一定的时间,虽然也有各种快速熔断保险丝产品,但其尺寸较大,不适用于电子电路板或便携式电子产品。本文介绍的新型集成电子保险丝,原设计是用于计算机USB系统(通用串行总线系统)及电源管理,但它的特性也非常适用于作“保险丝”,它不仅能快速“熔断”(仅几十μs),而且在故障排除后可自动恢复(不必更换),同时用户可以根据电路的要求自行设定过流断开阈值,因此它是一种可调整限制电流的“保险丝”。此外,它还有慢启动的特点,适合热插拨。

MIC2545A简介

MIC2545A主要由一个N沟道功率MOS场效应管作开关,利用逻辑控制电路控制其栅极来实现导通及关断,如图1所示。当MOSFET导通时,输入电压V\(_{IN}\)经过MOS管输出V\(_{OUT}\)向负载提供电源。由于采用导通电阻(R\(_{DS(ON)}\))极小的MOS管(一般为几十mΩ),所以在MOS管上的压降及损耗极小;当MOS管截止时,负载断开电源。

图1
图1 🔍原图 (238×167)

EN端为使能端,对MIC2545A-1型来说,此端加高电平,器件被选通才能工作;此端加低电平时,未被选通,MOS管截止,器件不工作。MIC2545A-2型的情况与-1型相反,即EN端加低电平时被选通,而加高电平时此器件不工作。注意此端不能悬空。

FLG为故障标志信号输出(电平信号)端。FLG端内部为开漏结构,故在使用时此端要接一个10kΩ上拉电阻。在无故障时此端输出高电平;有过流或短路故障时此端输出低电平。此信号可输入单片机作报警信号或通过其它电路作故障指示。若不用此功能时,此端可悬空。

ILIM端外接设定限制电流的电阻R\(_{SET}\),其阻值R\(_{SET}\)与设定限制电流I\(_{LIM}\)的关系为:

R\(_{SET}\)(Ω)=\(\frac{230}{I}\)\(_{LIM}\)(A)

MIC2545A的限制电流范围为0.5~2.5A,则相应的电阻RSET的范围为460~92Ω。例如,设定的限制电流I\(_{LIM}\)为1A时,选用R\(_{SET}\)=230Ω。限流精度优于20%。

MIC2545A主要参数

MIC2545A的主要参数为:工作电压范围2.7~5.5V;低功耗,在MOS管导通时的工作电流典型值为90μA;而在MOS管关断时典型耗电仅1μA;MOS管的R\(_{DS(ON)}\)最大值为50mΩ;当片芯温度超过135℃时,有过热关闭保护,当片芯温度降到125℃时恢复工作;内部有电荷泵电路,使有慢启动(软启动)功能(3\(_{ms}\)),但关闭时间(t\(_{OFF}\))仅23μs(典型值)。

封装及管脚

MIC2545A8引脚的有两种封装形式:8脚贴片式SOP封装(后缀为BM),8脚穿孔式DIP封装(后缀为BN),如图2所示。在使用中要注意:输入引脚(IN)及输出引脚(OUT)各有两个,在使用中两个IN及两个OUT必须各自连接在一起。另外要注意的是,型号为MIC2545A-18B(或N)的其使能端EN是高电平有效,型号为MIC2545A-2BM(或N)的使能端EN是低电平有效。高电平>1.8V而低电平<1.4V。高电平可以通过一个100kΩ电阻接IN,低电平可直接接GND。

图2
图2 🔍原图 (132×129)

典型应用电路

一种用作电子保险丝的应用电路如图3所示。该器件是MIC2545A-1BM(SOP封装),EN端通过100kΩ接IN(高电平),器件被选通工作。用户可根据负载电流要求通过R\(_{SET}\)来设定限制电流。FLG外接10kΩ上拉电阻输出故障标志信号。

图3
图3 🔍原图 (253×193)

CIN为输入电容(接在5、7脚旁),一般为0.1μF。CO为输出电容,可根据负载电路要求设定,一般为几十到上百微法。

图4是MIC2545A-1BM的波形图。要注意的是在短路发生时,输出电压V\(_{OUT}\)降为零(无输出),但输出电流并不等于零而等于I\(_{LIM}\)(设定的限制电流),若此电流使片芯超过135℃时,则产生热关闭而使输出电流为零。若短路故障未排除,在片芯温度降到125℃仍有输出电流(如图中的脉冲电流),而FLG输出相应的脉冲。

图4
图4 🔍原图 (533×203)

图5是一种由单片机来控制三路电路的应用电路。根据工作顺序的需要,由单片机I/O口给1\(^{#}\)~3\(^{#}\)电子保险丝发出选通信号,使相应的电路工作,这样可节省电能,特别是便携式电子产品,可延长电池的使用寿命。

图5
图5 🔍原图 (316×249)

R\(_{SET1}\)~R\(_{SET3}\)可根据相应的电路需要来设定限定电流I\(_{LIM}\)。

图中未画出FLG电路部分,若有需要加上上拉电阻后将故障标志信号与单片机I/O口连接,可显示或报警。

由于该电子保险丝尺寸小、外围元件少、功能强、性能好,将会得到广泛的应用。

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