1、精品文檔功率P-FET控制器LTC4414LTC4414是一種功率P-EFT控制器，主要用于控制電源的通、斷及自動切換，也可用作高端功率開關。該器件主要特點：工作電壓范圍寬，為3.536V;電路簡單，外圍元器件少；靜態電流小，典型值為30卩A;能驅動大電流P溝道功率MOSFE；有電池反極性保護 及外接P-MOSFET的柵極箝位保護；可采用微制器進行控制或采用手動控制；節省空間的8引腳MSOP寸裝；工作溫-40 C +125 C。STAT L8 GATECTL 2LTC7 VINGSD 344146 SENSE5 Nt圖1 LTC4414的引腳排列引腳排列及功能表1 LTC4414各引腳功能引腳

2、符號功能1STAT內部為開漏輸出皓構，需外播上拉電阻，輸出狀態信號-內部FET導通時 輸出為低電平：內部FET截止時輸出為高電平2CTL選輯電平控制信號輸入端控制外接F-M0SFET的通斷.此端加高電平 時，P-NIOSFET由導通轉截止3GND電源負極、地4、5H * C空腳6SENSE它有兩牛功能：電源電壓輸入端給內部電路供電;電源電壓檢測輸入端 此端往往星輔助電渡輸入端7VIH主電濾輸入請一般由電池供電.電濾邇過外接F-MDSFETJS向負載供 電口外接1個U , L10 R F旁路電容耀8GATE外®F-H0SFET后的G宜TE腿動喘.當無捕助電源時此端直接由複擬 控制器控制

3、，使外接F-MCSFET導通：當幡助電源供電時，GATE端電壓 JFSJSIHSE 端電壓，即 V(1tefY1sei 使-V=0 - P-I0STET 截止LTC4414的引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所示。5歡迎下載1.TC44I4陀V.臥布屯H< （XWT1.主丄ur?SyiwnKm)ras t.?t*t圖2 LTC4414結構及外圍器件框圖基本工作原理這里通過內部結構框圖及外接元器件組成的電源自動切換電路來說明其工作原理。內部結構框圖及外圍元器件組成的電路如圖2所示。其內部結構是由放大器 A1、電壓/電流轉換C1、基CTL內部D1、上拉電路、電源選擇器（可由 VIN端或SE

4、NSE端給內部電路供電）、模擬控制器、比較器 準電壓源（0.5V ）、線性柵極驅動器和柵極電壓箝位保護電路、開漏輸出FET及在有3.5卩A的下拉電流源等組成。外圍元器件有P溝道功率MOSFET肖特基二極管電阻RPU輸入電容 CIN及輸出電容 COUT，可以由主電源單獨供電，也可這兩種供電情況分別圖2中有兩個可向負載供電的電源（主電源及輔電源） 以接上輔電源，根據主、輔電源的電壓由LTC4414控制實現自動切換。 如下。1主電源單獨供電主電源單獨供電時， 電流從LTC4414的VIN端輸入到電源選擇器， 給內部供電。放大器 A1將VIN和VSENSE勺差值電壓放大，并經過電壓 /電流轉換，輸出與

5、 VIN VSESNS之值成 比例的電流輸入到模擬控制器。當VIN VSESNE>20m時，模擬控制器通過線性柵極驅動器及箝位保護電路將 GATE端的電壓降到地電平或到柵極箝位電壓（保證-VGS< 8.5V）,使外接P-MOSFET導通。與此同時，VSESNE被調節到 VSESNE=VI 20mV即外接 P-MOSFET的VDS=20m。P-MOSFET的損耗為ILOADX 20mV 在P-MOSFET導通時，模擬控制器給內部FET的柵極送低電平，FET截止，STAT端呈高電平（表示 P-MOSFET通）。2加上輔電源當加上輔電源（如交流適配器）后，如果VSESNE>VIN+

6、20mV則內部電源選擇器由 SENSE 端向內部電路供電。模擬控制器使GATE端電壓升高到 VSENSE則P-MOSFET截止，輔電源通過肖特基二極管 D1向負載供電。這種電源切換是自動完成的。在輔電源向負載供電時，模擬控制器給內部 FET的柵極送高電平，FET導通，STAT端呈 低電平（表示輔電源供電）。上拉電阻RPU的阻值要足夠大，使流過 FET的電流小于5mA在上述兩種供電方式時，CTL端是接地或懸空的。CTL的控制功能將在下面的應用電路介紹。典型應用電路1主、輔電源自動切換電路圖3是一種減少功耗的主、 輔電源自動切換電路， 其功能與圖2電路相同，不同之處是 用一只輔P-M0SFET（Q

7、2替代了圖2中的D1,可減少電壓降及損耗。其工作原理與圖 2完 全相同。圖3主、畏電源自動切換電路VinO,1pFL-dVOUTLTC4414Vin SENSEHl®GNDGATECTLSTAT圖4由微控制器控制的電源切換電路2由微控制器控制的電源切換電路由微控制器（卩C控制的電源切換電路如圖4所示。此圖中的主、輔P-MOSFETTE采用了兩個背對背的 P-MOSFET&成，其目的是主電源或輔電源中的P-MOSFET截止時，均不會通過P-MOSFET部的二極管向負載供電。 其缺點是電源要通過兩個 P-MOSFET能向負載供電， 損耗增加一倍，并增加成本。圖4虛線框中的穩壓二極

8、管（一般取 810V）連接在輔P-MOSFET勺極限-VGSS時，由 于穩壓二極管的擊穿電壓 <-VGS,穩壓二極管被擊穿使 P-MOSFET勺-VGS箝位于810V,從 而進行保護。主、輔電源的電壓若等于或小于卩C的工作電壓時，主、輔電源可直接連接卩 C的ADC接口；若主、輔電源的電壓大于卩C的工作電壓時，則電源電壓要經過電阻分壓器分壓后才能輸入 卩C的ADC（圖4中，主輔電源直接與卩C接口）。卩C的I/O 口與LTC4414的CTL端連接。當在 CTL端施加邏輯低電平時（低于 0.35V）時，主電源向負載供電(不管輔電源的電壓高低)；當卩C向CTL端施加高電平(高于 0.9V)時，則

9、由輔電源向負載供電(也不管其電壓比主電源高還是低)。一旦輔電源供電，主電源可移去。只有當主電源高于輔電源并且在CTL端置低電平時才能使主電源恢復供電。為了在切換的瞬間使輸出電壓變化較小，輸出電容COUT要有足夠的電容量。這電路切換的過程是： CTL=H時，GATE端的電壓與SENSE端的電壓相等，使主P-MOSFET 的-VGS=0而截止；與此同時 STAT端為低電平，使輔 P-MOSFET勺-VGA Vout而導通。在實際使用時，主電源往往由電池供電，主電源低閾值電壓(切換電壓)先設定好并存入卩C中，卩C檢測主要電源的電壓， 一旦主電源的電壓低于設定的低閾值電壓，卩C向CTL端輸出高電平，則

10、主 P-MOSFET截止；STAT端輸出低電平，輔 P-MOSFET導通，電源切換成 輔電源供電。此時可移去主電源的電池，更換充好電的電池再裝入。卩C可檢查主電源的電VINzrOgF豐 Lz士 3Vout壓，若VIN>VSENEN超過20mV卩C會自動切換到主電源供電。卩 C還可以通過I/O 口驅動 不同顏色的LED,顯示主、輔電源的供電狀態。LTC4414Vin SENSEGND GATECTL STAT圖5高端功率開關3高端功率開關圖5是由LTC4414組成的高端功率開關電路。由CTL端施加邏輯電平來控制P-MOSFET的通、斷。該電路可由卩C控制、電路控制或手動控制。CTL=L時，

11、開關導通；CTL=H時，開關關斷。外圍元器件的選擇LTC4414的主要外圍元器件是 P-MOSFET輸入、輸電容器 CIN和COUT1 P-MOSFET的 選擇為滿足電路工作的可靠性，要選VDSS>VIN(max及RDS(on)小的P-MOSFET在VIN低、ILOAD大時，要保證 ID>ILOAD(max)及 RDS(on) x I LOAD(max) <20mV2 C IN及C OUT的選擇為保證在電源切換及負載有較大變化時輸出電壓穩定，選擇合適的CIN及COUT很重要。C IN 一般在0.110卩F范圍內選擇，C OUT在147卩F范圍內選取。C IN及C OUT 可選用多層陶瓷電容器(MLCC,其電容量大小是否合適最好通過實驗來調整。在使用MLCC電容器時，因其ESR氐，自身諧振頻率及 Q值高，有可能在AC適配器供電 插拔瞬單間生高壓脈沖而損壞LTC4414因此，凌特公司建議在輸入電容中串聯幾個Q的電阻以降值