電子熔斷器關(guān)鍵電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著各種高科技產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，USB作為連接高科技產(chǎn)品的橋梁其重要作用不言而喻。為了保護(hù)所連接的產(chǎn)品免受異常故障帶來的損壞，因此通常有專門的保護(hù)類芯片對(duì)其實(shí)施保護(hù)。這類保護(hù)類芯片既符合USB電源管理規(guī)范，又有其不可替代的其他保護(hù)功能。鑒于此廣闊的應(yīng)用場景，對(duì)響應(yīng)速度快、功耗低的電子熔斷器類的保護(hù)芯片進(jìn)行研究設(shè)計(jì)很有必要。
　　電子熔斷器跟實(shí)際應(yīng)用息息相關(guān)的指標(biāo)有:導(dǎo)通阻抗、限流值以及響應(yīng)速度、可外接負(fù)載的寄生電容的范圍。導(dǎo)通阻抗值

2、要滿足負(fù)載在額定工作電流下的工作電壓范圍，該值的設(shè)定遵循USB電源管理規(guī)范，要保證負(fù)載的供電電壓大于4.85V;限流值一般設(shè)定在額定工作電流的150％，本設(shè)計(jì)選定限流值為750mA，響應(yīng)速度要在1us內(nèi);可外接負(fù)載的寄生電容負(fù)載和熔斷器的軟啟動(dòng)時(shí)間相關(guān)，綜合考慮負(fù)載電容的充電時(shí)間以及所用工藝MOSFET的安全工作區(qū)SOA圖，軟啟動(dòng)時(shí)間選擇為4毫秒。
　　過流保護(hù)電路采用RDSON采樣和SENSEFETs兩種方式結(jié)合，預(yù)比較電路采用

3、RDSON采樣，比較器是一個(gè)失調(diào)且?guī)в羞t滯的比較器，采用改變差分對(duì)管的尺寸、電流鏡負(fù)載的尺寸和分流的方式可以達(dá)到需要的失調(diào)，其中預(yù)比較器的電流門限是501mA，遲滯258mA。后級(jí)采樣電路為SENSEFETs采樣，采用一個(gè)正反饋的比較器強(qiáng)制采樣管的漏端電壓跟隨輸出電壓的變化提高采樣的精度，后級(jí)比較器采用單邊延時(shí)的設(shè)計(jì)加快負(fù)載出現(xiàn)異常時(shí)的響應(yīng)速度，5us的延時(shí)設(shè)計(jì)使功率管不會(huì)因頻繁開啟而折損壽命，后級(jí)采樣電路的電流門限是750mA，響應(yīng)時(shí)

4、間為937ns。
　　對(duì)做為電氣開關(guān)的MOSFET進(jìn)行建模，分析開關(guān)導(dǎo)通階段和關(guān)斷階段驅(qū)動(dòng)電流對(duì)寄生電容的影響，為驅(qū)動(dòng)電路選擇合適的驅(qū)動(dòng)電流，選擇合適的軟啟動(dòng)時(shí)間。該驅(qū)動(dòng)電路能夠在1.1V的低壓下正常工作，巧妙的運(yùn)用一個(gè)NPN管實(shí)現(xiàn)了電路內(nèi)部的過壓保護(hù)和遲滯功能，在啟動(dòng)過程輸出電壓緩慢上升無大的瞬間電流出現(xiàn)，電路簡單且響應(yīng)速度快，安全可靠。
　　在0.5um BCD工藝下，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路和過流保護(hù)電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)仿真，仿真表明:開關(guān)