LM74912-Q1用作电源开关

news2024/10/5 11:53:10

LM74912电路设计及开发

LM74912-Q1，此芯片集成过压和短路保护以及故障输出功能的汽车理想二极管。正常的型号如下：LM74912QRGERQ1。
注： Q1的后缀指示此器件满足车规级器件/芯片要求。

一、原理框图

如下为芯片的简单应用框图；
芯片具有以下特性：
1.过压保护；
2.欠压保护；
3.使能控制；
4.睡眠，睡眠模式；
5.电流采样；
6.MOS驱动；
7.外部背靠背MOS，可以防止电流反灌进来；
原理框图

简单说明工作状态

工作说明

电流路径说明

1.芯片上电默认状态；电流经过体二极管，VS端已经有电压了；
上电初始状态
2.上电芯片开始工作；
上电后，芯片如果状态正常，则Q1被完全打开；此时，电流不再经过体二极管，会减小体二极管上的压降，进而降低功耗；
上电工作
3.芯片完全正常工作；
芯片上电后以下全部正常，Q2管子完全打开，此时芯片正常工作。
1）EN电压
2）UVLO
3）OV
4）ISCP 电流检测正常；
5）芯片内部没有其他异常。

二、实际应用设计电路

实际参考电路设计
要点：

1. OV引脚过压保护电路

过压保护电路，直接通过分压电阻设计，其分压电阻电压小于阈值电压即可保证正常状态，不会触发过压保护；
在这里插入图片描述
注：按照典型值计算，后续需要实际搭配电路测试；增加电容滤波，减小震荡的影响。

2. UVLO引脚-欠压锁定电路

欠压锁定保护电路，直接通过分压电阻设计，其分压电阻电压大于阈值电压即可保证正常状态，不会触发欠压保护；
在这里插入图片描述
注：按照典型值计算，后续需要实际搭配电路测试；增加电容滤波，减小震荡的影响。

3. EN使能控制；

EN使能可以通过分压电路的设计来进行。但是需要注意以下场景区别，才能更好的使用。
EN阈值电压要求：
在这里插入图片描述
EN最大电压要求：

注：有些芯片EN电压，最大输入电压不一定是电源电压。

1）EN直接上拉到输入引脚；
正常可以工作，但是要确保这个电源电压下后面的负载能正常；否则，异常下，EN会因为电源被负载拉低导致无法正常工作。
简单理解，就是A电压是分压后，刚好大于EN阈值电压；但是A电压因为刚好给负载供电，负载较大，A电压被拉低到B电压。B电压分压后，EN电压低于阈值电压。
这个后果可能是电源重新上电，或者重复多次上电，这个一般是不被期待的上电类型。

2）EN通过分压连接到输入引脚；
通过电阻设计的分压，调整使能端的电压值。
当输入电压低于期待值时，芯片不打开；当输入电压高于期待值时，芯片开始工作。
此时这样设计，可以避免 1）中描述的一些问题。

3）MCU引脚控制的EN端
EN引脚连接到直接上电的MCU，来避免出现其他问题。这种设计，可以避免直接上电，因为各种外设导致电源负载太大，进而导致电源不稳。
使用MCU，可以进行多路控制，控制各个电源时序器，来保证负载均衡一点，这种设计会更好。
但是成本也是最高的，所以需要根据自己的产品类型确定。

4. Fault 引脚

此引脚是输出异常的指示信号，这个一定要注意。对于初次使用的设计，这个引脚建议保留LED指示，确保有问题时，可以直观看到异常的存在。

5. VS

VS是输入电源引脚，就是电源VCC，需要加一个电容来滤波以及储能，保证芯片输入电源干净。

6. SW引脚

SW引脚的本质意义是，A引脚通过内部开关，给到SW引脚，本质上是用来检测电池存在的。
所以我们可以使用这个引脚，也可以不使用，直接从VS或者输入端取电都是可以的。

7. CS+、CS-、ICSP

此引脚配合完成输出过流检测功能。
当输出出现短路情况且 CS+ 和 ISCP 两端的电压超过默认短路比较器阈值（典型值为 50mV）时，HGATE 会在 2µs 内被拉至 OUT，以保护HFET。同时，FLT 会置为低电平。一旦检测到短路情况，该器件会锁闭 MOSFET Q2，直到 EN、SLEEP 或 VS 引脚从低电平切换到高电平。
在这里插入图片描述

这点一定要注意，就是当系统存在重复上下电情况时，此时可能触发芯片内部保护。
也就是说，可能是重复上下电过程中。EN、OV、UVLO阈值一直重复跳；或者因为电压低，但是有需要满足一定负载，所以输出电压被拉低，被芯片异常判断，导致出现内部错误。
注：错误恢复方式。
通过使用 CS+ 引脚上的外部串联电阻器 RSET 或 ISCP 引脚上的 RISCP，可以相对于 50mV 的默认阈值增加或减小短路保护阈值。RSET 电阻器会增加该阈值，而 RISCP 电阻器会减小该阈值。短路保护阈值的变化可以使用方程式 3 和方程式 4 计算得出。
在这里插入图片描述