端口或局部過(guò)流怎么辦？

我們介紹了那么多 Buck 轉(zhuǎn)換器和 Buck 控制器實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)的方法，看起來(lái)似乎選用一個(gè)具有完善保護(hù)措施的 Buck 設(shè)計(jì)就已經(jīng)足夠了，但這其實(shí)僅僅是個(gè)開(kāi)始，一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要考慮的還有很多，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中有很多意外可能發(fā)生。

舉例而言，一臺(tái)用于車(chē)載環(huán)境的電子設(shè)備很可能會(huì)選擇 RTQ6365 為之供電，因?yàn)樗梢栽?4.5V~60V 的輸入下工作，負(fù)載能力高達(dá) 5A，前一個(gè)指標(biāo)足以讓這臺(tái)設(shè)備在 12V 的車(chē)輛上和 24V 的車(chē)輛上都能使用，5A 的負(fù)載能力則能滿(mǎn)足很多系統(tǒng)的需求，如果它的輸出電壓就是 5V，則 25W 的功率對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是足夠了的，完全可以用我們?cè)?jīng)提到過(guò)的 RT5800 接在它的后面去為系統(tǒng)芯片供電，就像下圖一樣把它們結(jié)合在一起：

可是你這個(gè)系統(tǒng)的能力很強(qiáng)大，它還有一個(gè) USB 接口可以連接外部負(fù)載，你的直接想法可能是如下圖一樣把 RTQ6365 的輸出拉過(guò)去給它供電：

這一下就讓這個(gè)系統(tǒng)暴露于危險(xiǎn)中了，因?yàn)?USB 接口上的 VBUS 和 GND 隨時(shí)都可能短路。即使不短路，外部接入的負(fù)載耗電也可能出現(xiàn)超出 5V 供電能力的情況，這樣就會(huì)把 5V 電源拉垮，讓 RTQ6365 進(jìn)入過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)造成 RT5800 的供電不足，其輸出也將變得不正常，整個(gè)系統(tǒng)頃刻間就瓦解了。

為了避免這樣的狀況發(fā)生，當(dāng)你需要為 USB 端口供電的時(shí)候，你可以在 5V 電源和 USB 接口之間插入一個(gè)具有電流限制能力的功率開(kāi)關(guān)，就像下圖所示的樣子：

圖中的 RT9742 是這樣的一種器件：當(dāng)它處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，它的輸入端與輸出端之間是沒(méi)有任何電流流通的；當(dāng)它處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，輸入與輸出之間就連接在一起，相互間只存在一個(gè)只有幾十 m? 的導(dǎo)通阻抗。當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)其電流限制閾值時(shí)，它將進(jìn)入限流狀態(tài)，而其負(fù)載并未降低，此時(shí)的輸出電壓就會(huì)降低，輸入與輸出端之間的電壓差會(huì)增大，再結(jié)合上電流就會(huì)形成較大的功耗，從而會(huì)讓它進(jìn)入發(fā)熱狀態(tài)。一旦其溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，開(kāi)關(guān)就會(huì)被切斷，輸出自然也就沒(méi)有了，相當(dāng)于強(qiáng)制性地消除了負(fù)載的影響，待其冷卻下來(lái)后又會(huì)重新進(jìn)入帶有軟起動(dòng)的導(dǎo)通過(guò)程，前述的功能又重新進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。由于這樣的特性，如果造成過(guò)流的原因已經(jīng)消除了，它的輸出自然就恢復(fù)正常了，否則就會(huì)反復(fù)發(fā)生限流、發(fā)熱、關(guān)斷、冷卻、軟啟動(dòng)、限流的循環(huán)，總之是要把可能的惡性事故避免掉。

RT9742 有很多子型號(hào)，它們分別代表不同的電流限制參數(shù)（0.5A~3A）和使能信號(hào)的電平高低，可以分別滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。如果這種確定了電流限制閾值的產(chǎn)品不能滿(mǎn)足你的需求，你也可以選擇電流限制閾值可調(diào)的型號(hào)，如 RT2528A，這是一款通過(guò)了 AEC-Q100 Grade 3 認(rèn)證的功率開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，其電流限制閾值可用一只外接電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 0.5A~2.5A，全溫度范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)精度處于 10% 以?xún)?nèi)。

立锜在很早以前就開(kāi)始做這種類(lèi)型的功率開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，第一款型號(hào)是很有名的 RT9701，設(shè)計(jì)它的初衷是應(yīng)用于電腦的 USB 端口保護(hù)，但那時(shí)有很多廠商因追求低成本而使用并不可靠的可恢復(fù)性熱敏電阻，我則把它推薦給很多需要分區(qū)供電的應(yīng)用中去使用，甚至將其用于鋰離子電池的充電應(yīng)用電路中，解決了很多那時(shí)還難以克服的問(wèn)題。

在現(xiàn)今的應(yīng)用中我們能看到很多具有多個(gè)端口的充電器產(chǎn)品，它們的多個(gè)端口很多都是共用一個(gè)電源，在不加保護(hù)的情況下，如果有其中一個(gè)端口出現(xiàn)了過(guò)流或短路等情形，立馬會(huì)造成整個(gè)電源的故障或是保護(hù)。如果在這樣的地方給每一個(gè)端口都增加一個(gè) RT9742 這樣的限流元件，因過(guò)載或短路而造成的問(wèn)題就不會(huì)很大了。

轉(zhuǎn)載自RichtekTechnology。