在消费类电子和家电市场,以往的电子产品的功率较低,常见的功率为2.5W(5V/500mA)和5W(5V/1A)。随着近些年电子产品充电功率日益增大,已经出现240W(20V/12A)的充电功率应用在手机端。在充电器插入终端的瞬间,经常会产生一个很高的尖峰电压。如果这个电压超过充电路径上芯片的耐压值,可能会直接造成芯片损坏。而OVP芯片的作用就是过压保护,即输入端电压值超过一定值后,芯片的输出端会被关断,对后级电路起到保护作用。
OVP芯片怎么选?
OVP芯片有这几个关键参数:输入电压Vin、开关连续电流Isw、过压保护电压Vovlo导通阻抗Ron、快速关断时间toff,以上参数在选型时需要特别关注。
输入电压Vin 供电电压不能超过OVP芯片的最大输入电压。
开关连续电流Isw 供电电流不能超过OVP芯片的最大连续输出电流。
过压保护电压Vovlo Vovlo需要大于后级芯片工作电压,并保留余量。
导通阻抗Ron 由于导通电阻的存在,通过OVP芯片会产生一定的压降(I*Ron),并且会伴随有功率损耗,即产生发热。
快速关断时间toff 当OVP芯片发生过压保护到输出完全关断需要一定的时间差,这个时间就是OVP的关断时间。toff越短,OVP芯片能够更好的保护后级芯片。
OVP芯片工作原理
AW32915AFCR属于艾为OVP AW329XX系列,它是一款自带120V浪涌保护的OVP芯片,具有输入电压宽、导通阻抗小、过压保护电压可调等功能。
主要特性
输入电压范围Vin:3V-28V
开关连续电流Isw:5A
过压保护电压Vovlo:默认为6.8V,可调范围4V-24V
导通阻抗Ron:27mΩ
快速关断时间:50ns
下面对OVP的工作原理做详细介绍,图1为AW32915AFCR的工作时序图。
图1 阶段1
EN保持低有效状态,输入电压上升到UVLO(输入欠压锁定,典型值2.9V)和OVP触发电压Vovlo之间:
(1)经过去抖时间tDEB+开关时间tON后,内部MOS会完全打开,OUT端电压会达到稳定值
(2)当输入电压超过UVLO,并且持续时间达到tSTART后,ACOK信号会拉低,通知主控输入电压在正常范围内
阶段2
EN保持低有效状态,当输入电压超过过压保护电压Vovlo后,会触发OVP芯片保护机制:
(1)内部mos管会在tOFF时间后关闭输出,OUT端电压会逐渐下降,保护后级电路
(2)同时ACOK电压会拉高,通知主控OVP芯片发生了过压保护
阶段3
EN保持低有效状态,当输入电压回落到过压保护电压Vovlo以下:
(1)经过去抖时间tDEB+开关时间tON后,内部MOS会完全打开,OUT端电压会重新达到稳定值
(2)在输入电压小于过压保护电压,并持续tSTART时间,ACOK信号会拉低,通知主控输入电压恢复到正常范围内
OVP应用
AW329XX是一款OVP芯片,用于保护设备免受静电及浪涌损坏,应用在智能手机、平板等需要充电的场景,手机端具体应用位置如图3所示。
图3 AW329XX系列OVP的应用设计如图4所示,需要关注:
(1)如果设计有超过120V的浪涌要求,OVP需要和TVS搭配使用
(2)使用OVP的默认阈值时,R1和R2可以去掉,OVP的OVLO引脚可以直接接地
(3)如果不使用OVP的默认阈值,R1和R2可以根据设计进行调整,具体公式VIN_OVLO=((R1+R2)/R2)*1.2V
图4
艾为OVP芯片
目前艾为OVP的特色产品AW32915A可以满足常规的应用。如果需要OVP芯片有更高的防浪涌要求,可以选择AW32605CSR。如果有低导通阻抗的要求,可以选择AW32405CSR。
图5
图6
审核编辑:黄飞
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原文标题:【技术帖】OVP的原理和应用概述
文章出处:【微信号:awinicfamily,微信公众号:艾为之家】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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