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應急電源系統中的“保護傘”:5種典型電源開關器件問題解答

來源:電源廠家 作者:昂佳科技 點擊:發表時間:2019-12-06 22:20:10
一個安全穩定的應急電源是我們電源工程師對職業和客戶的承諾,如何設計好電源的保護電路是我們電源工程師都會面對的一個問題。
 
我們在電源系統設計和應用中經常會看到比如保險絲,負載開關,熱插拔控制器,ORing控制器等電源開關保護器件。大家對這些器件的作用,分類是否清楚,幾個問題考考大家:
 
1.在我們的電源系統中需不需要它們?
 
2.這些電源開關器件特點和功能分別是什么?
 
3.在什么場合和應用中分別需要用到它們?
 
4.應該選用哪種電源開關器件?
 
5.如何挑選合適的參數?
 
這些問題不知道答案?今天我們會來給大家簡單做一個概述來介紹一下這些電源系統中的“保護傘”。先來看一個最典型的電源開關應用中電源開關器件可能出現的位置:
 
應急電源開關器件的位置
 
從上圖中就可以看到很多常見的電源開關器件:負載開關(Load Switch),電子保險絲(eFuse),理想的二極管和ORing控制器,高邊開關(High Side Switch),低邊開關(Low Side Switch)等。
 
幾種具有不同功能的電源開關拓撲結構可滿足不同的應用需求,下面先簡單介紹這幾款器件:
 
? 負載開關,通過提供安全可靠的電源分配來建立電源開關基礎。通常使用負載開關的應用包括電源分配,電源排序,浪涌電流控制和減小泄漏電流。集成PowerMUX (功率復用開關)設備類似于負載開關,但允許多個輸入源。這種電子開關用于選擇兩個或更多輸入功率路徑并在其間轉換為單個輸出,同時還提供輸入的功率保護。
 
? eFuse(電子保險絲)和熱插拔控制器,提供附加的輸入功率路徑保護功能,例如電流檢測監控,電流限制,欠壓和過壓保護以及熱關斷等。這使得這些設備非常適合熱插拔和瞬態事件,否則會損壞系統組件這些好處有助于降低系統維護成本并最大程度地延長設備的正常運行時間。
 
? 理想的二極管,ORing控制器,可通過監視外部FET來提供反極性條件的保護,從而顯著降低功耗并阻止反向電流。每當發生瞬態事件時,控制器都會監視并調整外部FET,以防止損壞上游組件。
 
? 高邊開關,用于板外負載保護。它們提供了附加的診斷遙測功能,可監視輸出負載電流并檢測短路和開路負載事件等。高邊開關具有可調節的電流限制,從而可以更可靠地使用到具有大浪涌電流啟動曲線或低峰值電流的應用中。在設計中添加一個高邊開關,可以為驅動電容,電感和LED負載提供更智能,更強大的解決方案。
 
? 低邊開關,將負載接地,而不是在電源和負載之間提供連接。通過包含一個集成的反激二極管,低邊開關通過在電路環路中耗散電流來幫助消除電感性負載瞬變。這使他們能夠驅動電感性負載,例如螺線管,繼電器和電動機。
 
說了這么多,來一張對比表格,一目了然就可以看出這些電源開關的作用和特點:
 
應急電源開關的作用和特點
 
下面對這些常見的電源保護開關器件做一個簡單介紹:
 
電源保護開關器件介紹
 
負載開關是可打開和關閉電源軌的電子開關。當內部FET導通時,電流從輸入流向輸出,并將功率傳遞至下游電路。使能該器件后,可以通過調節外部引腳(CT引腳)上的電容來控制輸出電壓(VOUT)的上升時間。禁用該器件時,可通過快速輸出放電(QOD)控制VOUT的下降時間。每當關閉供電電源時,QOD都會將輸出拉至地,以防止輸出浮動或進入不確定狀態。
 
◆ 負載開關的一些常見功能包括省電,電源排序和浪涌電流控制。
 
在希望最大程度地減少電流耗散和提高電源效率的應用如電池供電應用中,節電至關重要。通過斷開負載或子系統的電源,該開關可將非活動負載的功率降至最低。
 
◆ 電源排序對于需要按特定順序打開和關閉各個電壓軌的應用非常重要。通過配置CT和QOD引腳,可以調整上升和掉電時序。
 
◆ 浪涌電流控制可保護在負載附近包含大容量電容器的系統。最初給系統供電時,對這些電容器進行充電會導致較大的浪涌電流,超過額定負載電流。如果不加以解決,這可能會導致電壓軌由于壓降而掉落至不規范狀態,從而導致系統進入不良狀態。負載開關可以通過使用CT引腳管理電源軌的上升時間來減輕浪涌電流。這導致線性輸出擺率,不會造成電壓突降或不需要外部穩壓器。
 
Power Mux(電源多路復用開關)
▲▲▲
 
電源多路復用開關
 
好了,已經給大家介紹了常見電源開關器件的特點,功能以及常見的應用場合,相信大家在后續電源設計和應用中再碰到上面提到的問題時不會摸不著頭腦。后續再給大家繼續分享如何保護電源系統的知識。
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