HotSwitch®-为您的下一个设计的导火线

HotSwitch®是Semtech的一个新产品线的设备，具有集成的负载开关或eFuse，保护电子系统免受典型的电气瞬变和稳态故障条件的影响。首先，HotSwitch设备根据需要打开或关闭通向电源轨的电流流。它检测电涌，并通过断开负载与电源的连接来确保下游子系统的安全。与此同时，Semtech的HotSwitch组合中的设备提供了增强的屏蔽，防止涌流、过压、欠压、反向电流、短路和过温故障。图1显示了HotSwitch设备如何保护系统。

图1。使用HotSwitch设备的系统保护

现代电力电子设备被设计得更小、更创新、更高效。节能意味着只在系统需要的时候使用电力。对于便携式电池供电设备来说，省电意味着更长的电池寿命。但近年来，节电已成为任何电子设备的关键，无论它是否是电池供电的。对于电子产品来说，并不是所有的电路都需要一直处于活动状态。这些电路即使在睡眠模式下也能消耗电力。负载开关可以根据需要自动关闭和打开负载，大大降低整体功耗。在一些应用中使用多个电源，如微处理器、fpga、网络交换机或工业控制器。为了确保开关正常进行，在电路中分配功率时需要遵循特定的顺序。这种排序称为功率排序，由负载开关完成。 Turning the load on and off and power sequencing are not the only functions carried out by a load switch. It also protects the load from a power supply in abnormal power situations such as inrush current and electrical transients.

除了涌流控制，负载开关还保护电路免受过压、欠压、过温、电池短路和接地短路的影响。由于所有这些保护功能，负载开关也被称为电子保险丝或eFuse。熔断器可以取代脆弱的传统熔断器，并将所有保护功能集成到一个产品中。Semtech最近发布了一款eFuse产品，HotSwitch HS2950P。它是一个单通道集成的eFuse，输入电压范围2.7V到29V，支持高达5A的输出电流和低25mΩ(典型)Rds(on)。捆绑在一个小的3x3mm 12针DFN包中，HotSwitch HS2950P还包括各种可调保护功能，包括软启动，接通延迟，过压，欠压和过流限制。

图2。Semtech的HS2950P系统保护

HotSwitch功能

HotSwitch包含了电路设计人员所需要的几个高级功能。HotSwitch设备的主要元件是一个用作开关的n通道MOSFET。MOSFET是一种电压控制器件。MOSFET可以通过控制栅极到源电压来打开或关闭。在特定情况下，MOSFET可能需要在接近工作电压范围下限的电压下工作。使用电荷泵电路将栅极电压提升到适当的水平以驱动n通道MOSFET。MOSFET将输入线连接到输出接口。让我们回顾一下图3所示的HotSwitch设备的基本特性。

图3。HS2950P的基本特性

浪涌电流控制

当负载开关打开时，大量的电流尖峰可以流入未充电的输出电容器。这就是所谓的涌流。由于这个巨大的峰值，电流可以超过电路元件的绝对最大额定值，并最终损坏它们。此外，电路中的电压可以降低以满足电流尖峰的需求。如果电压低于所要求的规格，电路可能无法接通。因此，立即打开开关不是一个好主意;相反，通过限制涌流轻轻打开它。这被称为可调软启动或回转速率控制，并在HS2950P中实现。涌流可以写成方程I=C(dV/dt)，其中I为涌流，C为被充电的电路总电容，dV/dt为电压变化率。从方程中我们可以注意到，对于固定电容，涌流的控制取决于dV/dt。 More specifically, inrush current is inversely proportional to the change in time. The inrush current can be regulated by controlling the time. HS2950P uses an external capacitor CSS (Figure 3) to lengthen the soft-start time to control the inrush current.

过电流保护

过流保护(OCP)是在负载突然变化的异常情况下限制负载电流的一种特性。这一特性降低了电路潜在损坏的风险。当过流情况发生时，HS2950P将负载电流限制到由外部电阻RILIM设置的阈值。RILIM从ILIM引脚连接到GND引脚。在OCP过程中，HotSwitch设备作为电流调节器来维持电流流量在允许的范围内。HS2950P的OCP阈值范围是0.5A ~ 6.5A，由RILIM设置。图4 HS2950P过流响应。在OCP事件期间，FLTB发出故障状态的信号。一旦零件进入IOCP=7A的OCP事件，它进入一个0.5ms的冲印时间后的200ms打嗝模式。当FLTB升高时，该部件恢复正常工作。

图4。HS2950P过流响应

过压和欠压保护

热开关设备通过关闭MOSFET来保护电路不受过电压和欠电压的影响。它具有可调过压保护(OVP)和欠压锁定(UVLO)阈值，使用外部编程电阻网络。当输入电压超过过压阈值时，HS2950P关闭开关，防止启动。

如果输入电压降至UVLO阈值以下，HotSwitch设备还会关闭内部MOSFET并断开负载与电源的连接。欠压条件可以故障内部电路部分打开/关闭MOSFET或发送错误的信号到控制电路。如果HS2950P的OVP或UVLO引脚接地，则内部设置OVP(典型3.8V)和UVLO(典型2.6V)的默认位置。图5显示，当OVP引脚上的电压超过600mV阈值时，HotSwitch设备关闭MOSFET，输出电压降至零。只要OVP引脚上的电压超过600mV阈值，开关就保持关闭状态。

图5。HS2950P过电压响应

输出短路保护188bet网玩法

短路保护是当188bet网玩法输出端子(Vout)短路到地面时，巨大的电流迅速流经开关时，保护电路的安全措施。当HS2950P确定有短路情况时，它会关闭内部开关。设备在关闭后立即尝试重新启动。如果短路持续存在，设备将输出负载电流调节到限流水平，进入200ms打嗝模式(图6)。如果没有异常，HS2950P开始正常工作。

图6。HS2950188bet网玩法P的短路保护

热停机保护

HotSwitch设备具有热关闭保护功能，以防止电路过热。当检测到结温度超过特定的限制时，HotSwitch设备关闭并断言一个故障标志。当检测到连接温度超过150⁰C时，HS2950P宣布故障标志。一旦发生热停机，设备进入一个200ms的打嗝模式，没有空白时间。该部件保持在200ms打嗝模式，直到结温冷却300C。

自动输出放电

当HotSwitch设备发生故障时，外部电压不会立即归零。根据负载和输出电容的不同，输出电压可能需要一段时间才能逐渐降至零。但现代电子产品要求完全开启和关闭的瞬间。HS2950P具有立即关闭的自动输出放电功能。当开关关闭时，放电电路可以缩短对地面的输出，将所有存储的电荷发送到地面。

图7。HS2950P的特点和原理图

结论

作为电子垃圾，或电子垃圾，是增长最快的能源电子垃圾的潜在数量对技术制造商来说是一个持续的挑战。188bet金博宝滚球Semtech的HotSwitch产品可以满足保护需求，保护电气系统，并提供保护功能，能够延长电子设备的寿命，并潜在地减少电子垃圾。此外，HotSwitch能够满足多种要求，包括涌流、过压、欠压、热保护要求、快速输出放电和短路保护。188bet网玩法最新发布的HotSwitch产品HS2950(图7)将所有这些保护功能集成到一个占地面积小的3x3mm 12针DFN包中。无论您需要一个自动通断开关，电源顺序开关或一个eFuse，以保护电路免受瞬态和稳态故障条件，HotSwitch是答案。Semtech的HotSwitch产品提供热关闭功能和故障标记，以确保下游工业、电信和消费系统受到瞬态和短路风险的坚固防御。

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