某些類型的負載在啟動期間需要比運行時更大的電流。其他負載在啟動期間可以限制為較低功率的電流，但需要更高的工作電流。本文介紹一種應用電路，該電路可在啟動完成后自動調高或調低電源電路的過流保護電平。

介紹

在電源及其負載之間放置開關和保險絲可以控制和保護電源。對簡單開關和保險絲的改進是集成電路，它在單個封裝中實現相同的功能，無需移動部件，也無需維修。本文將展示MAX5976熱插拔電源方案中的內部功率MOSFET和驅動器電路如何提供開關控制和保護。所需的過流保護水平由單個接地外部電阻器設置。

雖然具體的功能細節和特性各不相同，但大多數集成負載開關使用一套基本的工作原理。在啟動期間，負載開關中的驅動器電路打開其MOSFET，同時監視負載電流和MOSFET開關的溫度。如果在MOSFET完全導通之前啟動電流達到編程的過流限值，則驅動器電路會短暫降低柵極驅動，使負載開關器件像恒流源一樣工作。此操作模式可以在有限的時間內繼續。如果在此間隔結束時輸出未接近輸入電壓，負載開關將關斷并置位故障狀態輸出以指示啟動失敗。如果輸出在啟動定時器結束之前成功上升，則置位電源就緒狀態輸出。

如果負載電流在啟動后的任何時間上升到編程的過流限值以上，負載開關將充當電子斷路器并關閉內部電源開關。這可以保護上游電源免受輸出過載或短路情況的影響。

啟動后更改過流閾值

某些負載設備在啟動期間需要比運行時更大的電流。例如，具有大輸入旁路電容的負載可能需要較大的充電電流，但上電后消耗的工作電流非常小。同樣，帶有電機的設備（例如磁盤驅動器）可能需要較大的旋轉電流，但一旦達到速度，電機的消耗可能會少得多。

為了在這些情況下提供最佳保護，最好將過流保護閾值設置為接近較低的運行電流。然而，當負載開關（如MAX5976）箝位電流且輸出電壓無法上升時，這可能導致啟動期間出現缺流情況。事實上，在這種情況下，輸出電壓甚至可能折返。

為了解決這個問題，一種簡單的反相方案采用負載開關的漏極開路電源就緒輸出（PG），在啟動后并聯第二個限流配置電阻。這種設計（圖1）降低了啟動完成后負載的可用電流。在啟動期間，當輸出電壓低于輸入時，PG輸出拉低，電流限制由R設定CB1.輸出上升且16ms電源就緒延遲過后，PG輸出變為高阻抗。這允許Q1的柵極上升，連接第二個電阻R。CB2，與 R 并行CB1并降低過流閾值。

圖1.PG 輸出控制一個外部晶體管，以降低啟動后的過流限制。

該電路的工作原理如圖2所示，MAX5976啟動至330μF、8.9Ω負載。最初，MAX5976將浪涌電流箝位至3A，由RCB1= 17.4kΩ。V之后外上來時，通過負載電阻的電流為1.3A。PG 輸出在 V 后 16ms 變為高電平外上升，從而連接 RCB2= 12.1kΩ 與 R 并聯CB1并將斷路器限值降低到 1.25A。MAX5976斷路器比較器可再容忍這種輕微過流情況4.8ms，然后關斷。（如果過載較大，斷路器比較器跳閘速度更快。

圖2.圖1所示電路啟動至330μF、8.9Ω負載，R時為RCB1= 17.4kΩ 和 RCB2= 12.1kΩ。

相反，某些負載必須緩慢啟動，以避免在輸出電壓斜坡上升時負載開關的內部MOSFET中功耗過大。然后，一旦MOSFET完全增強，就可以提供更高的電流而不會產生過多的損耗。在這種情況下，只需使用MAX5976的PG輸出本身來控制并聯配置電阻（圖3）。啟動完成后，PG輸出變為高阻抗，斷開并聯電阻并增加負載可用電流。

圖3.漏極開路PG輸出，用于在啟動后增加過流限制。

擴展概念

其他信號也可用于將電阻開關輸入或切換出CB電路。這種靈活性為電源管理創造了廣泛的可能性。例如，可以使用監控上電復位（POR）器件將啟動時序延長至遠遠超過默認PG延遲。可能需要此功能才能容忍磁盤驅動器電機旋轉到運行速度。

如需高度可配置的過流保護電路，可將集成負載開關與數字電位器（如MAX5434）結合使用。這種配置允許微控制器（或制造夾具）根據需要對過流限制進行編程，而無需更改物理組件。圖4所示為該應用電路。

圖4.MAX5976與非易失數字電位器MAX5434相結合，用于可編程過流限制。

在熱約束至關重要的應用中，可以使用負溫度系數（NTC）熱敏電阻來設置電流限值。NTC熱敏電阻提供了一個保護閾值，當負載開始過熱時，該閾值會自動降低，從而防止早期故障惡化到無法恢復的程度。

結論

由于MAX5976和類似器件使用單個電阻來設置軟啟動和過流保護電平，因此對基本應用電路的簡單更改可以適應具有廣泛變化的啟動和運行電流要求的復雜負載。很容易將集成負載開關的高集成度和性能與復雜的狀態相關過流保護相結合。

審核編輯：郭婷