HALBLEITERHEFT2000
Schalter-ICs
100
mit einstellbarer Strombegrenzung
MIC2545
MIC254xA-1
Enable > 2V4
EN
MIC254xA-2
Enable < 0V8 OUT
1
+2V7...+5V5 FLG
EN
5 6
Überstrom
IN OUT
Übertemperatur-
7 8
abschaltung
IN OUT
MIC2545A
MIC2549
MIC2549A
24 EN
FLG ILIM
ERROR
RSET
OUT
3
FLG
100n 33µ Reset
Überstrom Flip-Flop
Übertemperatur-
004041 - 11 abschaltung
004041- 12
Von Gregor Kleine
stromaufnahme dabei nicht notwendig.
Zum Einschalten von Betriebsspannungen benutzt man häufig Um den Betriebszustand dieses High-Side-Switches erkennen
Transistoren, meist MOSFETs, da sie einen geringen Ein- zu können, gibt es einen Flag-Ausgang, der in Form eines
schaltwiderstand haben. Power-MOSFETs sind auch für große Open-Drain-Ausgangs signalisiert, wenn eine Fehlerbedin-
Ströme erhältlich. Was einem diskreten Transistor oder einem gung - also Überstrom, Unterspannung und/oder Übertempe-
MOSFET fehlt, sind Schutzfunktionen wie Strombegrenzung ratur - besteht. Der Ausgang ist dann niederohmig, zieht also
und Übertemperatursicherung. einen externen Pull-Up-Widerstand nach Masse.
Hier bietet der MIC2545A von Micrel Abhilfe: Der MOSFET-
Schalter ist mit einer programmierbaren Strombegrenzung,
RSET = 230 V/ILIM
einer Unterspannungs- und einer Übertemperaturabschaltung
0,5 A d" ILIM d" 2,5 A
versehen und arbeitet an Eingangsspannungen zwischen
+2,7 V und +5,5 V. Der typische Einschaltwiderstand beträgt
ILIMćłtćł220 &!) H" 1,3 A
nur 35 m&!, so dass das IC im DIP8-, SO8- oder TSSOP14-
ILIMćłt>RC = 230 V / 1 k&!H"0,23 A
Gehäuse bis zu 2,5 A schalten kann. Zusätzlich enthält der
RC = 220 &!Å"1 µF = 220 µs
Baustein noch eine Soft-Start-Schaltung, die Einschaltstrom-
stöße in den ersten zwei Millisekunden begrenzt. Eine inter-
grierte Ladungspumpe erzeugt die zum Schalten des MOSFET ILIM = 230 V / 2,2 k&!H"100 mA
erforderliche Gate-Vorspannung.
ILIM = 230 V / (680 &!ćł
ćł2,2 k&!) H" 440 mA
Die Strombegrenzung lässt sich recht einfach durch einen
externen Widerstand vom Pin ILIM nach Masse einstellen. Mit
einer einfachen Formel wird der Widerstand Rset berechnet: Während der MIC2545A nach einer Übertemperaturabschal-
tung wieder einschaltet, sobald die Chiptemperatur genügend
Rset = 230 / Ilim gesunken ist, kann es gewünscht sein, dass der Übertempe-
raturzustand gespeichert werden soll und dass sich der Aus-
Dabei ist Ilim in Ampere einzusetzen, um Rset in Ohm zu gang nach einer Übertemperatur nicht selbständig wieder ein-
berechnen. Für Maximalströme von 0,5...2,5 A ergeben sich so schaltet. Für diesen Fall gibt es die abgewandelte Version
Widerstände zwischen 460 &! und 92 &!. Bei direkten Kurz- MIC2549A. Hier muss ein internes Flip-Flop erst durch Deak-
schlüssen fließen etwa 1,6 Å" Ilim. tivieren des Enable-Signals zurückgesetzt werden, bevor sich
Gesteuert wird der MIC2545A über einen Enable-Eingang. Um
alle möglichen Anwendungsfälle abzudecken, ist der
MIC2454A in zwei Versionen erhältlich: der MIC2545A-1
besitzt einen Enable-Eingang, der auf ein High-Signal (Vin > 2,4
1
V) hin den MOSFET einschaltet. Die Version MIC2545A-2
+2V7...+5V5
EN
dagegen benötigt ein Low-
5 6
IN OUT
Signal (Vin < 0,8 V) zum Akti-
7 8
vieren. Während die Eigen- IN OUT
MIC2545A
stromaufnahme bei aktivier-
MIC2545A
MIC2549A
tem Schalter bei typisch 90 µA
MIC2549A
24
liegt, benötigt der Baustein im RESET FLG ILIM
24
FLG ILIM
abgeschalteten Zustand weni-
3
ger als 1 µA. Damit kann man
3
den MIC2545A auch zum Ein-
schalten von batteriebetriebe-
nen Geräten benutzen. Ein
BSS123
1µ mechanischer Batterieschalter
004041 - 14
ist wegen der geringen Eigen-
004041 - 13
102 Elektor 7-8/2000
100k
100k
680
&!
1k
2k2
220
&!
HALBLEITERHEFT2000
der Schalter wieder einschalten lässt. Auch den MIC2549A fache Widerstand.
gibt es in den beiden Versionen MIC2549-1 mit Enable active Eine weitere interessante Möglichkeit ist die Umschaltung der
high und MIC2549-2 mit Enable active low. Die Übertempera- Strombegrenzung mit einem Transistors, der zum Beispiel von
turabschaltung tritt bei einer Chiptemperatur von etwa 130 oC einem Reset- oder Spannungsüberwacher-Baustein ange-
ein. Die Freigabe zur Wiedereinschaltung erfolgt erst bei Tem- steuert werden und so den Einschaltstromstoß auf niedrigere
o
peraturen unter 120 C. Werte begrenzen kann. Solange die Eingangsspannung noch
Um den Einschaltstrom einer nachgeschalteten Baugruppe auf nicht hoch genug ist, wird die Strombegrenzung auf einen
höhere Werte zu bringen, bietet der MIC2545A eine interes- niedrigen Wert geschaltet, da /RESET auf Low und somit der
sante Möglichkeit: Mit einer RC-Kombination parallel zu Rset FET abgeschaltet und nur einer der beiden Widerstände wirk-
erniedrigt man den am Pin ILIM wirksamen Widerstandswert sam ist. Sobald die Eingangsspannung in Ordnung ist, geht
für die erste Zeit nach dem Einschalten. Damit ergibt sich das /RESET-Signal auf High und schaltet den FET durch.
während der Aufladung des Elkos (entspricht Zeitkonstante Damit liegen beide Widerstände parallel und die Strombe-
des RC-Gliedes t=RÅ"C) eine Parallelschaltung der beiden grenzung erfolgt auf einen hohen Wert. Weitere Infos gibt es
Widerstände und damit eine Erhöhung des Strombegren- unter www.micrel.com
zungswertes. Ist der Elko aufgeladen, wirkt nur noch der ein- (004041)rg