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应急电源系统中的“保护伞”:5种典型电源开关器件问题解答

来源:电源厂家 点击:发表时间:2019-12-06 22:20:10
一个安全稳定的应急电源是我们电源工程师对职业和客户的承诺,如何设计好电源的保护电路是我们电源工程师都会面对的一个问题。
 
我们在电源系统设计和应用中经常会看到比如保险丝,负载开关,热插拔控制器,ORing控制器等电源开关保护器件。大家对这些器件的作用,分类是否清楚,几个问题考考大家:
 
1.在我们的电源系统中需不需要它们?
 
2.这些电源开关器件特点和功能分别是什么?
 
3.在什么场合和应用中分别需要用到它们?
 
4.应该选用哪种电源开关器件?
 
5.如何挑选合适的参数?
 
这些问题不知道答案?今天我们会来给大家简单做一个概述来介绍一下这些电源系统中的“保护伞”。先来看一个最典型的电源开关应用中电源开关器件可能出现的位置:
 
应急电源开关器件的位置
 
从上图中就可以看到很多常见的电源开关器件:负载开关(Load Switch),电子保险丝(eFuse),理想的二极管和ORing控制器,高边开关(High Side Switch),低边开关(Low Side Switch)等。
 
几种具有不同功能的电源开关拓扑结构可满足不同的应用需求,下面先简单介绍这几款器件:
 
☞ 负载开关,通过提供安全可靠的电源分配来建立电源开关基础。通常使用负载开关的应用包括电源分配,电源排序,浪涌电流控制和减小泄漏电流。集成PowerMUX (功率复用开关)设备类似于负载开关,但允许多个输入源。这种电子开关用于选择两个或更多输入功率路径并在其间转换为单个输出,同时还提供输入的功率保护。
 
☞ eFuse(电子保险丝)和热插拔控制器,提供附加的输入功率路径保护功能,例如电流检测监控,电流限制,欠压和过压保护以及热关断等。这使得这些设备非常适合热插拔和瞬态事件,否则会损坏系统组件这些好处有助于降低系统维护成本并最大程度地延长设备的正常运行时间。
 
☞ 理想的二极管,ORing控制器,可通过监视外部FET来提供反极性条件的保护,从而显着降低功耗并阻止反向电流。每当发生瞬态事件时,控制器都会监视并调整外部FET,以防止损坏上游组件。
 
☞ 高边开关,用于板外负载保护。它们提供了附加的诊断遥测功能,可监视输出负载电流并检测短路和开路负载事件等。高边开关具有可调节的电流限制,从而可以更可靠地使用到具有大浪涌电流启动曲线或低峰值电流的应用中。在设计中添加一个高边开关,可以为驱动电容,电感和LED负载提供更智能,更强大的解决方案。
 
☞ 低边开关,将负载接地,而不是在电源和负载之间提供连接。通过包含一个集成的反激二极管,低边开关通过在电路环路中耗散电流来帮助消除电感性负载瞬变。这使他们能够驱动电感性负载,例如螺线管,继电器和电动机。
 
说了这么多,来一张对比表格,一目了然就可以看出这些电源开关的作用和特点:
 
应急电源开关的作用和特点
 
下面对这些常见的电源保护开关器件做一个简单介绍:
 
电源保护开关器件介绍
 
负载开关是可打开和关闭电源轨的电子开关。当内部FET导通时,电流从输入流向输出,并将功率传递至下游电路。使能该器件后,可以通过调节外部引脚(CT引脚)上的电容来控制输出电压(VOUT)的上升时间。禁用该器件时,可通过快速输出放电(QOD)控制VOUT的下降时间。每当关闭供电电源时,QOD都会将输出拉至地,以防止输出浮动或进入不确定状态。
 
◆ 负载开关的一些常见功能包括省电,电源排序和浪涌电流控制。
 
在希望最大程度地减少电流耗散和提高电源效率的应用如电池供电应用中,节电至关重要。通过断开负载或子系统的电源,该开关可将非活动负载的功率降至最低。
 
◆ 电源排序对于需要按特定顺序打开和关闭各个电压轨的应用非常重要。通过配置CT和QOD引脚,可以调整上升和掉电时序。
 
◆ 浪涌电流控制可保护在负载附近包含大容量电容器的系统。最初给系统供电时,对这些电容器进行充电会导致较大的浪涌电流,超过额定负载电流。如果不加以解决,这可能会导致电压轨由于压降而掉落至不规范状态,从而导致系统进入不良状态。负载开关可以通过使用CT引脚管理电源轨的上升时间来减轻浪涌电流。这导致线性输出摆率,不会造成电压突降或不需要外部稳压器。
 
Power Mux(电源多路复用开关)
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电源多路复用开关
 
好了,已经给大家介绍了常见电源开关器件的特点,功能以及常见的应用场合,相信大家在后续电源设计和应用中再碰到上面提到的问题时不会摸不着头脑。后续再给大家继续分享如何保护电源系统的知识。
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