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【技術帖】OVP的原理和應用概述

01/10 08:43
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在消費類電子和家電市場,以往的電子產品的功率較低,常見的功率為2.5W(5V/500mA)和5W(5V/1A)。隨著近些年電子產品充電功率日益增大,已經出現240W(20V/12A)的充電功率應用在手機端。在充電器插入終端的瞬間,經常會產生一個很高的尖峰電壓。如果這個電壓超過充電路徑上芯片的耐壓值,可能會直接造成芯片損壞。而OVP芯片的作用就是過壓保護,即輸入端電壓值超過一定值后,芯片的輸出端會被關斷,對后級電路起到保護作用。

OVP芯片怎么選?

OVP芯片有這幾個關鍵參數:輸入電壓Vin、開關連續(xù)電流Isw、過壓保護電壓Vovlo導通阻抗Ron、快速關斷時間toff,以上參數在選型時需要特別關注。

輸入電壓Vin

供電電壓不能超過OVP芯片的最大輸入電壓。

開關連續(xù)電流Isw

供電電流不能超過OVP芯片的最大連續(xù)輸出電流。

過壓保護電壓Vovlo

Vovlo需要大于后級芯片工作電壓,并保留余量。

導通阻抗Ron

由于導通電阻的存在,通過OVP芯片會產生一定的壓降(I*Ron),并且會伴隨有功率損耗,即產生發(fā)熱。

快速關斷時間toff

當OVP芯片發(fā)生過壓保護到輸出完全關斷需要一定的時間差,這個時間就是OVP的關斷時間。toff越短,OVP芯片能夠更好的保護后級芯片。

OVP芯片工作原理

AW32915AFCR屬于艾為OVP AW329XX系列,它是一款自帶120V浪涌保護的OVP芯片,具有輸入電壓寬、導通阻抗小、過壓保護電壓可調等功能。

主要特性

● 輸入電壓范圍Vin:3V-28V

●?開關連續(xù)電流Isw:5A

●?過壓保護電壓Vovlo:默認為6.8V,可調范圍4V-24V

●?導通阻抗Ron:27mΩ

●?快速關斷時間:50ns

下面對OVP的工作原理做詳細介紹,圖1為AW32915AFCR的工作時序圖。

圖1

階段1

EN保持低有效狀態(tài),輸入電壓上升到UVLO(輸入欠壓鎖定,典型值2.9V)和OVP觸發(fā)電壓Vovlo之間:

(1)經過去抖時間tDEB+開關時間tON后,內部MOS會完全打開,OUT端電壓會達到穩(wěn)定值

(2)當輸入電壓超過UVLO,并且持續(xù)時間達到tSTART后,ACOK信號會拉低,通知主控輸入電壓在正常范圍內

階段2

EN保持低有效狀態(tài),當輸入電壓超過過壓保護電壓Vovlo后,會觸發(fā)OVP芯片保護機制:

(1)內部mos管會在tOFF時間后關閉輸出,OUT端電壓會逐漸下降,保護后級電路

(2)同時ACOK電壓會拉高,通知主控OVP芯片發(fā)生了過壓保護

階段3

EN保持低有效狀態(tài),當輸入電壓回落到過壓保護電壓Vovlo以下:

(1)經過去抖時間tDEB+開關時間tON后,內部MOS會完全打開,OUT端電壓會重新達到穩(wěn)定值

(2)在輸入電壓小于過壓保護電壓,并持續(xù)tSTART時間,ACOK信號會拉低,通知主控輸入電壓恢復到正常范圍內

OVP應用

AW329XX是一款OVP芯片,用于保護設備免受靜電及浪涌損壞,應用在智能手機、平板等需要充電的場景,手機端具體應用位置如圖3所示。

圖3

AW329XX系列OVP的應用設計如圖4所示,需要關注:

(1)如果設計有超過120V的浪涌要求,OVP需要和TVS搭配使用

(2)使用OVP的默認閾值時,R1和R2可以去掉,OVP的OVLO引腳可以直接接地

(3)如果不使用OVP的默認閾值,R1和R2可以根據設計進行調整,具體公式VIN_OVLO=((R1+R2)/R2)*1.2V

圖4

艾為OVP芯片

目前艾為OVP的特色產品AW32915A可以滿足常規(guī)的應用。如果需要OVP芯片有更高的防浪涌要求,可以選擇AW32605CSR。如果有低導通阻抗的要求,可以選擇AW32405CSR。

圖5

圖6

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上海艾為電子技術股份有限公司創(chuàng)立于2008年6月,專注于高性能數模混合信號、電源管理、信號鏈等IC設計,于2021年8月, 在上海證券交易所科創(chuàng)板成功上市,股票代碼為688798。艾為電子累計擁有42種產品子類、產品型號總計超1300余款,產品的性能和品質已達到業(yè)內領先水平。公司產品廣泛應用于消費電子、工業(yè)互聯(lián)、汽車等市場領域。

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