双向过压过流保护器件NCP370 的原理及应用

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。