2 工作原理
NCP370提供有两种工作模式:正向模式和反向模式,两种工作模式可通过器件的逻辑引脚来进行设置。第一种是指用墙上适配器为系统提供电源的工作模式。在这种模式下,NCP370的正向保护电压和反向保护电压分别可达+28 V和-28 V。而且当系统输入电压超过过压阀值(OV-LO)或低于欠压阀值(UVLO)时,墙上适配器(或AC/DC充电器)会自动断开。通常在NCP370上电期间,如Vin超过欠压阀值,Vout会再延迟30ms。
第二种为反向模式,即由系统电池或升压器给外部设备提供电源的充电模式。在这种模式下,外设必须接到NCP370的输入端(系统底部连接器),而电池则应与其输出端相连。同时,NCP370内部的过流保护电路也会被激活,这样可以防止外设故障和电池放电。另外,NCP370还带有一个反向故障指示输出端(FLAG),该端口可在故障发生时,用于向系统报警。若在其输入端旁路一个1μF或更大的电容,NCP370还可以进行ESD保护(15 kV的空气放电)。
在NCP370上电期间,若DIR为低,且REV为高,同时输入电压高于UVLO,那么,其输出电压仍然会持续30 ms的时间。而当输出信号升高后,FLAG信号也会持续30 ms。
将外设连到IN端,NCP370便可进入反向模式。此时,外设内部的电池可由NCP370的OUT端来供电。在反向模式下,NCP370的REV端必须置低,这样,当外设发生过压、欠压或过流等故障时,NCP370内部的过压、欠压或过流保护电路才会起作用,同时其FLAG也才会向系统发出报警信号。图2所示是NCP370的内部功能框图。
2.1 欠压锁定电路(UVLO)
NCP370M芯片内部集成有欠压锁定电路,该电路可以确保在任何条件下使AC/DC (或墙上充电适配器)正常开启。在Vin正向上升期间,如果电压低于UVLO阀值,NCP370的输出与输入为断开状态,且FLAG输出置低。应当注意的是:该欠压锁定电路具有60 mV的滞后,可用以提高瞬变干扰。当NCP370工作在反向模式时(REV<=0.55 V,DIR>=1.2 V),其内部的UVLO和OVLO比较器均不工作。
2.2 过压锁定电路
NCP370内部的过压锁定电路,可用以防止Vout端系统的过压损坏。一旦NCP370的输入电压高于OVLO阀值,其输出就会失效,且FLAG会输出低电平。该过压锁定电路也有80 mV的滞后,可提高电压瞬变时的抗扰性。另外,NCP370的OVLO阀值还可以手工设置。
2.3 系统电压锁定
当DIR为低,同时REF也为低时,通过墙上适配器(输入)可为系统(输出)供电,此时,NCP370内部的第二个过压比较器将起作用,但此时其RDS(on)会高些,电流接近10mA。事实上,在测试产品期间(25℃条件下),其输入电压可以高些(OVLO的典型值为8.27 V)。
2.4 故障报警输出
NCP370内含一个FLAG报警提示引脚。一旦NCP370检测到输入电压高于OVLO阀值、低于U-VLO阀值或过流、过压等故障,FLAG端就会置低,并通知微控制器采取适当的措施。而当输入电压恢复到正常范围时,FIAG又会在经过一个延迟后置高,随后使Vout恢复输出,其工作时序如图3所示。
由于FLAG是开漏输出,因此,在电源端必须接一个上拉电阻(最小10 kΩ)。当NCP370的温度过高时,其FLAG会置低,并将输出与输入断开。通过FLAG引脚可以随时反映Vin状态,即使在设备关闭(DIR=0)情况下,也不例外。这样,在反向模式下,微控制器也可以根据其FLAG引脚的状态变化来正确处理过压、过流及热关断等故障。