電子熔絲在計算機應用中的優勢

圖3 5V及12V熔絲的系統原理圖

電子熔絲最少需要1個外部元件。電流感測電阻是必需的，且必需選擇這電阻來設定限流至所期望的電平?？梢栽黾悠渌砀淖兤骷墓δ堋＿@些元件有內部壓擺率(dv/dt)控制電路，會在約1.5ms的時間間隔內提升輸出電壓。在dv/dt引腳至地間增加外部電容還能延長這時間。也能夠使用啟用(enable)引腳至地間的開漏極晶體管來控制這器件。

電子熔絲設計為默認導通狀態。只有三種條件會導致它們關閉，否則FET會啟用。這些條件是：

①達到了熱限制值；
②輸入電壓不符合欠壓鎖定(UVLO)要求；
③啟用(enable)引腳拉至低電平。

如果上述條件一個都沒有符合，這器件將處理于導通狀態，為負載提供電流。

2過壓鉗位
過壓鉗位功能保護負載免受可能損害其電路的輸入瞬態的影響。輸出電壓達到電路設定點(12V器件的額定電壓為15V，5V器件的額定電壓為6.7V)，主FET的柵驅動將減小，器件將充當線性穩壓器工作。只要未達到熱動作限制值，這種工作模式就能夠無限地維持。過壓電路不會直接關閉器件。這特性使這芯片能夠保護負載免受過壓瞬態影響，同時使負載能持續工作。

圖4中，應用了持續時間數毫秒(ms)的25V瞬態，輸出電壓鉗位至安全的電平。只要瞬態存在，這電路就一直鉗位，只是芯片耗散的功率會有不同。

圖4 12V電子熔絲對25V浪涌的瞬態響應

3啟用(enable)電路
啟用電路使用戶能夠控制器件，并在發生熱關閉時提供信號。這是一種三態信號，同時發送及接收信息，能夠監測這信號以檢測芯片的狀態。如果用戶選擇不用這個引腳，它只需保留在開路狀態，器件會自己控制。

圖5顯示的是這電路的信號電平，而圖6顯示的是等效原理圖。在正常工作中，內部電流源將啟用引腳上拉至4.3V。如果發生熱故障，由于過大直流電流、限流或過壓保護原因，這器件將關閉，熱邏輯將把這信號下拉至1.6V電平。

圖5 啟用/故障信號電平

這電平能夠由微處理器或其他電路來監測并提示發生了熱關閉。啟用引腳下拉至地時熱閂鎖會復位。熱釋放完畢后，芯片將重啟。

圖3所示電路中，二者的啟用引腳連接在一起。這些芯片的設計支持3個器件連接在一起，啟用引腳將使這些芯片能相互通信。如果任何一個芯片進入熱關閉狀態，所有連接在一起的器件都將關閉，直到啟用引腳拉至低電平前。啟用引腳拉至低電平將會把熱過載的芯片上的閂鎖復位，且所有芯片都將同時導通。

4 dv/dt(slew率控制)電路
為了控制系統的導通浪涌電流及電子熔絲負載的電壓，集成了dv/dt電路來提升輸出電壓。控制輸出電容兩端電壓的dv/dt率會迫使恒定電流流動，直至輸出電壓等于輸入電壓。

內部電容設定5 V電子熔絲的上升時間(ramp time)為1.4ms，而設定12V器件的上升時間為0.9ms。若有需要，在這引腳上增加額外的電容能延長上升時間至數百毫秒。

5 UVLO
芯片的輸入處于安全范圍之前，內部欠壓鎖定(UVLO)電路將關閉輸出。12V電子熔絲的UVLO設定為8.5V，而5V器件設定為3.6V。

6 熱保護
裸片上熱保護功能使這些器件極為堅固。這功能監測功率FET的溫度，并在溫度達到關閉點的事件中啟動熱關閉。這就保證FET工作在安全區域(SOA)。結合這個功能及限流電路，這些器件唯一的失效模式就是超過額定輸入電壓。

圖6 啟用/故障內部電路

目前的器件有熱閂鎖電路，在發生熱故障時會關閉器件。然后芯片能通過下拉啟用引腳至地并釋放熱，或是重新啟動輸入電源來重啟。

結語
在眾多應用中，電子熔絲有明顯的優勢。對于較大電流的應用，低導通阻抗垂直MOSFET的優勢是設計人員在下一個設計中考慮選擇電子熔絲方案的另一個原因。