2 短路保护实现

图 2-1 典型应用

本应用手册采用短路保护技术时，会增加两个通用有源开关和一些无源器件，如图 2-1 所示。电阻 R_sense 与 Q2 的 R_ds,on 能够监控子系统的输出电流，V_o- 电压馈入 NPN 信号开关 Q1 的基极，Q1 是通用双极开关，例如 MMBT3904。当 V_o- 增加到 Q1 的 V_be 阈值，即典型值 0.6V，Q1 的集电极电流会显著增加，并将 Q2 的 V_gs 电压拉至低于栅极阈值电压 V_th。这样会立即切断电流路径，电源系统和子系统都会得到保护。

短路电流阈值 I_LIMIT 是根据Equation1 设置的：

Equation1.

其中

• R_sense 为检测电阻器的电阻
• R_ds,on 为 Q2 的导通电阻
• V_be 为双极开关 Q1 的导通阈值

消除短路情况后，V_o- 电压会由 Q1 的基极至发射极电流 I_be 缓慢拉至 GND。恢复时间与输出电容器 C3 相关，泄漏电流根据Equation2 设置：

Equation2.

其中

• T_recovery 为消除短路事件后的恢复时间，输出电压会恢复到 5V。（V_o- 逐渐下降到 0V）。
• I_leak 为漏入 Q1 开关基极的电流，也就是 I_be。
• C₃ 为输出电容。
• V_o- 为子系统负输入侧的电压。

例如，R₂ 为 1000Ω，输出电容器为 4.7µF。I_leak 最大为 4.4mA。计算时可简单地使用 2.2mA 的平均泄漏电流。则恢复时间长于 10ms。

若要缩短 SCP 发生时的响应时间（或从 SCP 到正常模式的恢复时间），可使用阻值较小的 R2 电阻。根据以下公式，泄漏电流与 R2 电阻成反比。此电阻的建议值在 100Ω 到 100KΩ 之间。这是在恢复时间/响应时间与泄漏电流之间做出折衷的建议。

下图展示了发生快速短路事件后的响应时间。R_sense 设为 0.5Ω，可获得 1.1A 的目标短路电流阈值。当 R₂ 为 100Ω 时，实际触发点为 1.1A，当 R₂ 高于 10kΩ 时，触发点变为高于 2A。

图 2-2 R₂ = 100Ω

图 2-4 R₂ = 10000Ω

图 2-3 R₂ = 1000Ω

图 2-5 R₂ = 100000Ω