雙向過(guò)壓過(guò)流保護器件NCP370應用指南

　　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(guò)器件的邏輯引腳來(lái)進(jìn)行設置。第一種是指用墻上適配器為系統提供電源的工作模式。在這種模式下，NCP370的正向保護電壓和反向保護電壓分別可達+28 V和-28 V。而且當系統輸入電壓超過(guò)過(guò)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(kāi)。通常在NCP370上電期間，如Vin超過(guò)欠壓閥值，Vout會(huì )再延遲30ms。

　　第二種為反向模式，即由系統電池或升壓器給外部設備提供電源的充電模式。在這種模式下，外設必須接到NCP370的輸入端（系統底部連接器），而電池則應與其輸出端相連。同時(shí)，NCP370內部的過(guò)流保護電路也會(huì )被激活，這樣可以防止外設故障和電池放電。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)，用于向系統報警。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（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30 ms的時(shí)間。而當輸出信號升高后，FLAG信號也會(huì )持續30 ms。

　　將外設連到IN端，NCP370便可進(jìn)入反向模式。此時(shí)，外設內部的電池可由NCP370的OUT端來(lái)供電。在反向模式下，NCP370的REV端必須置低，這樣，當外設發(fā)生過(guò)壓、欠壓或過(guò)流等故障時(shí)，NCP370內部的過(guò)壓、欠壓或過(guò)流保護電路才會(huì )起作用，同時(shí)其FLAG也才會(huì )向系統發(fā)出報警信號。圖2所示是NCP370的內部功能框圖。

　　2．1 欠壓鎖定電路（UVLO）

　　NCP370M芯片內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(kāi)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(kāi)狀態(tài)，且FLAG輸出置低。應當注意的是：該欠壓鎖定電路具有60 mV的滯后，可用以提高瞬變干擾。當NCP370工作在反向模式時(shí)（REV《=0．55 V，DIR》=1．2 V），其內部的UVLO和OVLO比較器均不工作。

　　2．2 過(guò)壓鎖定電路

　　NCP370內部的過(guò)壓鎖定電路，可用以防止Vout端系統的過(guò)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(guò)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閥值還可以手工設置。

　　2．3 系統電壓鎖定

　　當DIR為低，同時(shí)REF也為低時(shí)，通過(guò)墻上適配器（輸入）可為系統（輸出）供電，此時(shí)，NCP370內部的第二個(gè)過(guò)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 故障報警輸出

　　NCP370內含一個(gè)FLAG報警提示引腳。一旦NCP370檢測到輸入電壓高于OVLO閥值、低于U-VLO閥值或過(guò)流、過(guò)壓等故障，FLAG端就會(huì )置低，并通知微控制器采取適當的措施。而當輸入電壓恢復到正常范圍時(shí)，FIAG又會(huì )在經(jīng)過(guò)一個(gè)延遲后置高，隨后使Vout恢復輸出，其工作時(shí)序如圖3所示。

　　由于FLAG是開(kāi)漏輸出，因此，在電源端必須接一個(gè)上拉電阻（最小10 kΩ）。當NCP370的溫度過(guò)高時(shí)，其FLAG會(huì )置低，并將輸出與輸入斷開(kāi)。通過(guò)FLAG引腳可以隨時(shí)反映Vin狀態(tài)，即使在設備關(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其FLAG引腳的狀態(tài)變化來(lái)正確處理過(guò)壓、過(guò)流及熱關(guān)斷等故障。

　　2．5 DIR輸入

　　將NCP370的DIR端強制拉低，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(kāi)，具體的充電狀態(tài)設置如表1所列。另外，DIR也會(huì )受到OVLO或U-VLO故障的影響（FLAG有效）。

　　3 典型應用

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

　　圖4所示是NCP370的典型應用電路。

　　將NCP370的DIR端強制置高（》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)系統內的電源可以向置于底部連接器的外設供電。而NCP370則由電池來(lái)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。

　　當外設電阻Rlim上的電流（Ilim）高于Iocp時(shí)，流過(guò)其內部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的反向過(guò)流保護功能。由于NCP370的內部電阻與Ilim是串聯(lián)關(guān)系，因此，當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。當電流高于OCP時(shí)，其內部的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(lái)對故障進(jìn)行處理，并禁止反向充電模式。

　　通過(guò)NCP370內部的熱關(guān)斷保護電路，可在溫度過(guò)高時(shí)關(guān)斷內部MOSFET，從而及時(shí)