引言：理想二極管和ORing控制器通過監(jiān)測(cè)外部FET提供反極性保護(hù)，顯著降低功率損耗，并阻斷反向電流，每當(dāng)發(fā)生瞬態(tài)事件時(shí)，控制器就會(huì)監(jiān)控和調(diào)整外部FET，以防止損壞上游組件。

智能高側(cè)開關(guān)可用于板外負(fù)載保護(hù)，額外的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)監(jiān)測(cè)輸出負(fù)載電流，并檢測(cè)短路和拋負(fù)載事件。智能高側(cè)開關(guān)具有可調(diào)的電流限值，更可靠地集成到具有大涌入電流啟動(dòng)曲線或低峰值電流的應(yīng)用中。在設(shè)計(jì)中添加一個(gè)智能高側(cè)開關(guān)，將為驅(qū)動(dòng)容性、感性和LED負(fù)載提供一個(gè)更智能、更強(qiáng)大的保護(hù)方案。

低側(cè)開關(guān)將負(fù)載連接到地，而不是在電源和負(fù)載之間提供連接，通過包括集成續(xù)流二極管，低側(cè)開關(guān)通過在環(huán)形回路中耗散電流來幫助消除電感負(fù)載的瞬態(tài)沖擊，這使它們能夠驅(qū)動(dòng)電磁閥、繼電器和電機(jī)等感性負(fù)載。

1.熱插拔

如圖3-1熱插拔控制器驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部MOSFET，以保護(hù)系統(tǒng)免受熱插拔操作的影響。熱插拔控制器不像eFuses那樣集成MOSFET，外部MOSFET允許熱插拔控制器在比eFuse器件更高的電壓和電流下運(yùn)行?？刂破鞅O(jiān)控外部FET的柵極電壓，并根據(jù)情況調(diào)整電壓，當(dāng)設(shè)備插入帶電電源系統(tǒng)時(shí)，控制器測(cè)量Rsense上的浪涌電流，如果該值超過了可編程的電流限制值，則柵極電壓會(huì)降低并限制通過的電流。如果MOSFET兩端耗散的功率超過可編程功率限制，則降低柵極電流以減少流過Rsense的電流。當(dāng)輸入電壓不在設(shè)定的閾值內(nèi)時(shí)，過電壓和欠壓引腳也會(huì)夾箝位電壓。

圖3-1：熱插拔控制器簡(jiǎn)圖

為了確保外部MOSFET保持在安全操作區(qū)域SOA內(nèi)，熱插拔控制器在更高的VDS電壓下調(diào)節(jié)電流限制。該器件還包括可監(jiān)測(cè)操作條件的各種遙測(cè)技術(shù)。當(dāng)Vout達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，PG信號(hào)就會(huì)打開，一些熱插拔控制器包含PMBus監(jiān)控，允許對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。

由于熱插拔控制器通過控制外部Rsense和MOSFET進(jìn)行操作，因此它們不包含固有電流限制，外部組件允許自定義保護(hù)方案的大小和功率需求，以適合其應(yīng)用。

特性功能：PMBus和I2C通信，效率和精度之間的平衡，更高電壓的應(yīng)用，外部FET溫度和故障感應(yīng)，SOA保護(hù)，電流限制，支持負(fù)電壓，軟啟動(dòng)，支持ORing，嚴(yán)重電流事件的斷路器功能、可編程故障定時(shí)器、PG輸出。

2.理想二極管&ORing控制器

如圖3-2理想二極管控制器控制外部FET，與常規(guī)二極管類似，可以在發(fā)生反向電壓事件時(shí)阻斷反向電流。當(dāng)發(fā)生反向電壓時(shí)，控制器就會(huì)關(guān)閉MOSFET，并使用體二極管來防止任何瞬態(tài)沖擊損壞上游器件，控制器還可以通過使用相同的方法防止輸入Vin處的接地短路。

圖3-2：理想二極管控制器簡(jiǎn)圖

理想二極管控制器還可以防反接，通常是電池連接錯(cuò)誤或電源接線錯(cuò)誤。如果不小心接錯(cuò)Vin的極性，從控制器到GND的一個(gè)額外的二極管可以避免損壞IC或電源?？刂破鬟€顯著降低了二極管兩端的功耗，通過驅(qū)動(dòng)外部FET而不是二極管，在二極管保護(hù)方案中的電壓降可以被最小化。

理想二極管也可以作為ORing控制器，基本電源冗余結(jié)構(gòu)包含連接到單個(gè)負(fù)載的兩個(gè)或多個(gè)電源。ORing解決方案允許系統(tǒng)在電源發(fā)生故障時(shí)在電源之間切換，甚至可以并聯(lián)電源，允許不間斷供電，并節(jié)省冗余電源成本。

特性功能：快速關(guān)斷，電壓感應(yīng)，低IQ，高效率，低側(cè)ORing控制器，F(xiàn)ET診斷，反向電流保護(hù)，集成FET。

3.智能高側(cè)開關(guān)

如圖3-3智能高側(cè)開關(guān)可以可靠地驅(qū)動(dòng)板外負(fù)載，這些開關(guān)包含高度可調(diào)和可選擇的電流限值，使系統(tǒng)能夠針對(duì)特定負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過連接外部電阻來設(shè)置電流限制閾值，該開關(guān)可以保護(hù)負(fù)載和電源在GND短路或通電條件下免受過應(yīng)力的影響。通過最小化瞬態(tài)電流和電源跌落來實(shí)現(xiàn)更可靠的設(shè)計(jì)，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，激活控制閉環(huán)激活將輸出電流箝位到設(shè)定值，然后在CS引腳上報(bào)告故障。

圖3-3：智能高側(cè)開關(guān)簡(jiǎn)圖

這些開關(guān)還提供高精度的電流感測(cè)，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)診斷。電流鏡從Vin讀取電流，將其映射到電流檢測(cè)CS引腳上的電壓。CS引腳無需校準(zhǔn)，可作為診斷報(bào)告引腳。當(dāng)發(fā)生負(fù)載開路或短路時(shí)，CS引腳上的電壓降至0V。開路負(fù)載或短路，CS引腳上的電壓都會(huì)降至0V。無論何時(shí)發(fā)生電流限制、熱事件或斷開狀態(tài)下的負(fù)載開路或短路，電壓都會(huì)被拉高至其最大閾值。高精度電流監(jiān)測(cè)和可調(diào)電流限制是工業(yè)應(yīng)用的理想選擇，如FPGA，電機(jī)閥，伺服驅(qū)動(dòng)器和控制單元。

智能高側(cè)開關(guān)的另一個(gè)功能是負(fù)載突降（拋負(fù)載）兼容性，它允許這些設(shè)備直接連接到12V電池，而不需要擔(dān)心典型的電壓和電流瞬態(tài)沖擊，額外的保護(hù)包括減輕可能損害下游器件的大涌入電流事件。智能高側(cè)開關(guān)可以集成到許多需要低導(dǎo)通電阻和高電壓公差的汽車應(yīng)用中，以應(yīng)對(duì)電壓尖峰和浪涌電流事件，其中一些應(yīng)用包括前后照明、座椅加熱、信息娛樂、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和ADAS。

特性功能：可編程高精度電流限制提高了設(shè)計(jì)靈活性，低Ron，小封裝，溫度感應(yīng)，低待機(jī)電流，高精度電流感測(cè)，熱關(guān)斷，支持多通道，快速硬件中斷，具有優(yōu)化轉(zhuǎn)換速率的感性負(fù)載負(fù)箝位，全局故障報(bào)告，支持具有數(shù)字輸出狀態(tài)的全診斷。

4.低側(cè)開關(guān)

如圖3-4與其他電源開關(guān)拓?fù)洳煌?，低?cè)開關(guān)用于連接和斷開負(fù)載的接地，這種配置允許低側(cè)開關(guān)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，內(nèi)部續(xù)流二極管可以防止感性瞬態(tài)沖擊損壞電路和元件。每當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，感性瞬態(tài)沖擊通過續(xù)流二極管，并在整個(gè)負(fù)載中消散，這使這些器件成為電機(jī)、螺線管和繼電器的理想選擇。

圖3-4：低側(cè)開關(guān)方框圖

低側(cè)開關(guān)包括兩種設(shè)計(jì)：達(dá)林頓對(duì)陣列和低側(cè)MOSFET設(shè)計(jì)。由于集成BJT的額定電壓更高，達(dá)靈頓對(duì)設(shè)計(jì)可以支持更高的電壓應(yīng)用，而MOSFET設(shè)計(jì)具有更低的導(dǎo)通電阻和更低的泄漏電流。大多數(shù)低側(cè)開關(guān)包含7個(gè)通道，這些通道可以并聯(lián)以支持更高的電流使用。

特性功能：達(dá)靈頓對(duì)BJT支持更高的電壓，支持多通道，低側(cè)MOSFET具有更低電阻和漏電流，效率更優(yōu)。