本文主要闡述了SLM21364的過(guò)流保護(hù)觸發(fā)電路的工作原理，以及RCIN管腳外接電阻電容的選擇。

過(guò)流保護(hù)工作原理

SLM21364通過(guò)外部電流檢測(cè)電阻和ITRP管腳的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)流檢測(cè)和保護(hù)功能。圖1是SLM21364的過(guò)流保護(hù)觸發(fā)電路的典型應(yīng)用和內(nèi)部框圖。

圖1. RCIN管腳應(yīng)用及內(nèi)部邏輯圖

RCIN管腳外接電阻RRCIN和電容CRCIN，當(dāng)ITRIP管腳電壓大于VIT時(shí)，F(xiàn)ault管腳輸出為低，此時(shí)，RCIN管腳的內(nèi)部下拉MOSFET(M1)導(dǎo)通，迅速拉低RCIN電壓，釋放CRCIN的電荷，拉低時(shí)間為TRCIN_F。當(dāng)ITRIP管腳電壓小于VIT時(shí)，RCIN的內(nèi)部下拉MOSFET關(guān)斷， RCIN管腳呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，Vcc電源通過(guò)RRCIN對(duì)CRCIN充電，當(dāng)RCIN管腳電壓上升到閾值電壓（通常為8V）后Fault管腳輸出置高恢復(fù), 其中RCIN管腳電壓開(kāi)始充電到Fault管腳置高恢復(fù)的時(shí)間為TFLTCLR。

RCIN管腳充放電時(shí)間

為了正常配置Fault的恢復(fù)時(shí)間，RCIN在ITRIP管腳開(kāi)始充電的時(shí)刻必須為零電平，需要在ITRIP由高變低前迅速拉低RCIN電平，由圖2所示，RCIN的拉低時(shí)間為TRCIN_F, 主要由內(nèi)部下拉MOSFET(M1)的輸出電流決定。

圖2. RCIN，ITRIP和Fault管腳的時(shí)序邏輯

根據(jù)電容放電公式，，近似得到：

圖3是RCIN下拉MOSFET(M1)的輸出特性曲線，當(dāng)M1的Drain和Source兩端電壓Uds比較高時(shí)，下拉電流Id呈現(xiàn)電流源特性，主要工作在飽和區(qū)。Id電流的大小主要由內(nèi)部門級(jí)電壓決定。針對(duì)SLM21364的內(nèi)部設(shè)計(jì)，M1的飽和電流約為70mA。在Vcc和Id確定的情況下，為了保證RCIN管腳每次正常拉低到零電平， TRCIN_F需小于1μs，則實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)保證CRCIN<2.2nF。

圖3. RCIN下拉MOSFET(M1)的輸出特性曲線

確定CRCIN的大小之后，可以根據(jù)Fault管腳置高恢復(fù)時(shí)間TFLTCLR的需求來(lái)選擇合適的RRCIN。TFLTCLR的時(shí)間是由RCIN管腳的充電時(shí)間決定，并由以下公式計(jì)算：

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

當(dāng)Vcc=15V，選取RRCIN=200K?, CRCIN=1nF, 測(cè)得RCIN放電實(shí)驗(yàn)波形如圖4所示：

CH1: VRCIN, CH2: VITRIP,CH3: VFAULT, CH4: HO

圖4. RCIN放電實(shí)驗(yàn)波形

Vcc=15V，RRCIN=200K?, CRCIN=1nF

由公式1計(jì)算可得RCIN的拉低時(shí)間為：

和圖4中測(cè)得RCIN的拉低時(shí)間216ns是一致的。

上述實(shí)例相同條件下, 測(cè)得RCIN充電實(shí)驗(yàn)波形如圖5所示：

CH1: VRCIN, CH2: VITRIP, CH3: VFAULT, CH4: HO

圖5. RCIN充電實(shí)驗(yàn)波形

Vcc=15V，RRCIN=200K?, CRCIN=1nF

由公式2計(jì)算可得：

和圖5中測(cè)得的FAULT管腳置高恢復(fù)時(shí)間160μs是一致的。

當(dāng)Vcc=15V，選取RRCIN=200K?, CRCIN=10nF, 測(cè)得RCIN放電實(shí)驗(yàn)波形如圖6所示：

CH1: VRCIN, CH2: VITRIP, CH3: VFAULT, CH4: HO

圖6. RCIN充放電實(shí)驗(yàn)波形

Vcc=15V，RRCIN=200K?, CRCIN=10nF

由于CRCIN取值較大，RCIN管腳在ITRIP觸發(fā)后下拉速度較慢，且RCIN過(guò)流信號(hào)維持時(shí)間較短，從圖中看到RCIN電壓并不能完全拉低到零電平就開(kāi)始充電。這樣會(huì)導(dǎo)致Fault管腳的恢復(fù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)置的時(shí)間，帶來(lái)系統(tǒng)保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。如果CRCIN取值過(guò)大，或者ITRIP維持時(shí)間過(guò)小，甚至?xí)霈F(xiàn)保護(hù)失效的極端現(xiàn)象。

總結(jié)

SLM21364的RCIN外接RC電路主要用來(lái)配置系統(tǒng)過(guò)流保護(hù)后的FAULT恢復(fù)時(shí)間，為了正常配置FAULT恢復(fù)時(shí)間，需要保證RCIN在RC充電前即過(guò)流ITRIP信號(hào)下降前下拉到零電平。對(duì)于一般的電源系統(tǒng)，過(guò)流持續(xù)時(shí)間在幾十μs以下的應(yīng)用，建議RCIN的放電電容CRCIN<2.2nF，典型值選取1nF。然后再根據(jù)FAULT恢復(fù)時(shí)間需求，確定RCIN的充電電阻RRCIN的大小。

審核編輯：湯梓紅