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【R课堂】什么是电源管理开关? 电源ON/OFF和电源线保护的...

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发表于 2023-3-22 15:00:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
当我们习惯于电子电路设计时,自然而然地会生发出诸如“希望通过控制电路各部分的供电来降低功耗”和“希望通过保护电路免受过流影响来防止产品事故”等期望。然而,使用晶体管和分流电阻组装这些电路时,需要设计成本和大量时间来进行验证。本文将为您介绍一种电源管理开关,可以帮助您轻松控制和保护电源线。
1. 内置负载开关的IC,可保护电子电路

用IC仅仅控制ON/OFF就已经很方便了,如今有些IC还具有保护功能,当电路发生某种故障、电源线上有大电流流过时,IC会切断电流,可以保护整个电路不被损坏。

被称为“电源管理开关”的产品,不仅包括负载开关IC,还包括给负载开关增加保护功能制成IC的产品。为避免混淆,本文将这两种IC都称为“电源管理开关”。

ON/OF控制和过电流保护功能您也可以用晶体管和分流电阻自己设计,不过电源管理开关已经将这些电子元器件全部一体化封装了。


左图为通过电子元器件组合创建负载开关电路的示例。电源管理开关(右图)已将左图所示的电路封装在一枚IC中。
图片参考:(左)负载开关 | 什么是晶体管? | 电子小百科 | ROHM Co., Ltd.、(右) 单通道小型高边开关IC–BD2242G

使用了电源管理开关的电路框图。在电源线与负载之间插入电源管理开关,由微控制器控制ON/OFF。


ROHM的表面贴装型电源管理开关BD2242G。虽然电源管理开关是表贴型IC,不过借助转换板还可以在面包板或万用板上使用。

2. 电源管理开关的典型功能ON/OFF控制

这是一种通过微控制器打开和关闭(ON/OFF)向负载供电的功能。该功能称为“负载开关”。

近年来,为了尽可能降低功耗,配备电池的设备经常会采用切断部分不使用的电子电路电源的方法。在这类应用中,使用电源管理开关,既可以节省空间,还可以实现很简单的ON/OFF控制电路。


过电流保护

由于电路异常而产生大电流的情况有很多种,比如“由于跌落的冲击而导致陶瓷电容器开裂短路”、“由于连接器接触不良而引发短路”等。如果持续流过异常电流,就可能会因电压下降而导致运行不稳定,电子元器件和电路板发热,从而造成冒烟甚至起火等危险。

过流保护功能会在检测到过电流状态时,限制或停止输出。另外,还有些电源管理开关在自身温度过高时也可以检测出来并关闭电源。

软启动功能

软启动功能是防止浪涌电流(接通电源的瞬间流过大电流的现象)的功能。在开关从OFF切换到ON的瞬间,会同时对电路中的电容器(CL)充电,从而产生浪涌电流。

浪涌电流是暂时的短路状态,会导致电压显著下降,可能会对电路产生不利影响。通过添加电容器(C2)可以抑制浪涌电流(软启动功能)。很多电源管理开关都内置了这种软启动功能,因此无需使用外置电容器也可以轻松应对浪涌电流。


除了这些功能之外,电源管理开关还具备“将过电流状态通知给外部” 、“过电压保护(Over Voltage Protection)、欠压锁定(Under Voltage Lock Out)”等多种保护功能,可以说是广泛适用于各种电源线保护和控制的“万能IC”。

3. 总结:以低成本保护电源线

近年来,电源电路被要求具备有多种功能,比如旨在节能的切断电路功能和异常情况下的安全保护功能。增加这样的电路就意味着电路规模会变大,最终导致成本上升。而使用电源管理开关不仅可以轻松增加保护功能,而且还具有成本低、可靠性更高等诸多优点。
根据关断电流和内置保护功能的不同,电源管理开关有很多种产品可供选择,因此应该能够找到最适合您需求的产品。

虽然电源管理开关是表贴型IC,不过借助转换板也可以在万用板或面包板上使用。它还可以防止昂贵的IC因线路短路或电源反接而损坏,那么为什么不在您的电子作品制作中试用一下呢?


有奖问答:电源管理开关是配置在电源和负载(LED、________、外部电源输出)之间的IC,用于控制电源线的ON/OFF,并在电路出现异常时切断电路。使电源线ON/OFF的电子电路称为“__________”。
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