雙向過壓過流保護(hù)器件NCP370應(yīng)用指南

　　2 工作原理

　　NCP370提供有兩種工作模式：正向模式和反向模式，兩種工作模式可通過器件的邏輯引腳來進(jìn)行設(shè)置。第一種是指用墻上適配器為系統(tǒng)提供電源的工作模式。在這種模式下，NCP370的正向保護(hù)電壓和反向保護(hù)電壓分別可達(dá)+28 V和-28 V。而且當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓超過過壓閥值（OV-LO）或低于欠壓閥值（UVLO）時(shí)，墻上適配器（或AC／DC充電器）會(huì)自動(dòng)斷開。通常在NCP370上電期間，如Vin超過欠壓閥值，Vout會(huì)再延遲30ms。

　　第二種為反向模式，即由系統(tǒng)電池或升壓器給外部設(shè)備提供電源的充電模式。在這種模式下，外設(shè)必須接到NCP370的輸入端（系統(tǒng)底部連接器），而電池則應(yīng)與其輸出端相連。同時(shí)，NCP370內(nèi)部的過流保護(hù)電路也會(huì)被激活，這樣可以防止外設(shè)故障和電池放電。另外，NCP370還帶有一個(gè)反向故障指示輸出端（FLAG），該端口可在故障發(fā)生時(shí)，用于向系統(tǒng)報(bào)警。若在其輸入端旁路一個(gè)1μF或更大的電容，NCP370還可以進(jìn)行ESD保護(hù)（15 kV的空氣放電）。

　　在NCP370上電期間，若DIR為低，且REV為高，同時(shí)輸入電壓高于UVLO，那么，其輸出電壓仍然會(huì)持續(xù)30 ms的時(shí)間。而當(dāng)輸出信號(hào)升高后，F(xiàn)LAG信號(hào)也會(huì)持續(xù)30 ms。

　　將外設(shè)連到IN端，NCP370便可進(jìn)入反向模式。此時(shí)，外設(shè)內(nèi)部的電池可由NCP370的OUT端來供電。在反向模式下，NCP370的REV端必須置低，這樣，當(dāng)外設(shè)發(fā)生過壓、欠壓或過流等故障時(shí)，NCP370內(nèi)部的過壓、欠壓或過流保護(hù)電路才會(huì)起作用，同時(shí)其FLAG也才會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。圖2所示是NCP370的內(nèi)部功能框圖。

　　2．1 欠壓鎖定電路（UVLO）

　　NCP370M芯片內(nèi)部集成有欠壓鎖定電路，該電路可以確保在任何條件下使AC／DC （或墻上充電適配器）正常開啟。在Vin正向上升期間，如果電壓低于UVLO閥值，NCP370的輸出與輸入為斷開狀態(tài)，且FLAG輸出置低。應(yīng)當(dāng)注意的是：該欠壓鎖定電路具有60 mV的滯后，可用以提高瞬變干擾。當(dāng)NCP370工作在反向模式時(shí)（REV《=0．55 V，DIR》=1．2 V），其內(nèi)部的UVLO和OVLO比較器均不工作。

　　2．2 過壓鎖定電路

　　NCP370內(nèi)部的過壓鎖定電路，可用以防止Vout端系統(tǒng)的過壓損壞。一旦NCP370的輸入電壓高于OVLO閥值，其輸出就會(huì)失效，且FLAG會(huì)輸出低電平。該過壓鎖定電路也有80 mV的滯后，可提高電壓瞬變時(shí)的抗擾性。另外，NCP370的OVLO閥值還可以手工設(shè)置。

　　2．3 系統(tǒng)電壓鎖定

　　當(dāng)DIR為低，同時(shí)REF也為低時(shí)，通過墻上適配器（輸入）可為系統(tǒng)（輸出）供電，此時(shí)，NCP370內(nèi)部的第二個(gè)過壓比較器將起作用，但此時(shí)其RDS（on）會(huì)高些，電流接近10mA。事實(shí)上，在測(cè)試產(chǎn)品期間（25℃條件下），其輸入電壓可以高些（OVLO的典型值為8．27 V）。

　　2．4 故障報(bào)警輸出

　　NCP370內(nèi)含一個(gè)FLAG報(bào)警提示引腳。一旦NCP370檢測(cè)到輸入電壓高于OVLO閥值、低于U-VLO閥值或過流、過壓等故障，F(xiàn)LAG端就會(huì)置低，并通知微控制器采取適當(dāng)?shù)拇胧?。而?dāng)輸入電壓恢復(fù)到正常范圍時(shí)，F(xiàn)IAG又會(huì)在經(jīng)過一個(gè)延遲后置高，隨后使Vout恢復(fù)輸出，其工作時(shí)序如圖3所示。

　　由于FLAG是開漏輸出，因此，在電源端必須接一個(gè)上拉電阻（最小10 kΩ）。當(dāng)NCP370的溫度過高時(shí)，其FLAG會(huì)置低，并將輸出與輸入斷開。通過FLAG引腳可以隨時(shí)反映Vin狀態(tài)，即使在設(shè)備關(guān)閉（DIR=0）情況下，也不例外。這樣，在反向模式下，微控制器也可以根據(jù)其FLAG引腳的狀態(tài)變化來正確處理過壓、過流及熱關(guān)斷等故障。

　　2．5 DIR輸入

　　將NCP370的DIR端強(qiáng)制拉低，并將DEV端拉高，NCP370即可進(jìn)入正向充電狀態(tài)。而將DIR端置高時(shí)，OUT端會(huì)與IN端斷開，具體的充電狀態(tài)設(shè)置如表1所列。另外，DIR也會(huì)受到OVLO或U-VLO故障的影響（FLAG有效）。

　　3 典型應(yīng)用

　　NCP370具有保護(hù)電壓下降的功能，通過該功能可使電路免受IN端反向電壓的影響。當(dāng)出現(xiàn)反向電壓時(shí)，NCP370的輸出將與輸入端斷開。

　　圖4所示是NCP370的典型應(yīng)用電路。

　　將NCP370的DIR端強(qiáng)制置高（》1．2 V），且將DEV端置低（《0．55 V），NCP370便可進(jìn)入反向供電狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的電源可以向置于底部連接器的外設(shè)供電。而NCP370則由電池來供電，范圍為2．5～5．5 V，而且此時(shí)的OCP和熱關(guān)斷模式同樣起作用。

　　當(dāng)外設(shè)電阻Rlim上的電流（Ilim）高于Iocp時(shí)，流過其內(nèi)部N溝道MOS管的電流就會(huì)受到限制，這樣，NCP370就能提供從電池到外設(shè)的反向過流保護(hù)功能。由于NCP370的內(nèi)部電阻與Ilim是串聯(lián)關(guān)系，因此，當(dāng)Ilim引腳直接與GND相連時(shí)，其OCP最大，而在它們之間接入Rlim時(shí)，其OCP會(huì)減小，OCP的取值大小如表2所列。當(dāng)電流高于OCP時(shí)，其內(nèi)部的NMOS會(huì)關(guān)斷，且／FIAG會(huì)置低，同時(shí)NCP370會(huì)通知微控制器來對(duì)故障進(jìn)行處理，并禁止反向充電模式。

　　通過NCP370內(nèi)部的熱關(guān)斷保護(hù)電路，可在溫度過高時(shí)關(guān)斷內(nèi)部MOSFET，從而及時(shí)