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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Lastschalter-ICs sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 7 Hersteller von Lastschalter-ICs und deren Firmenranking.
Lastschalt-ICs sind integrierte Schaltungen, die die Funktion der Ansteuerung von MOSFETs und FETs mit niedrigem Durchlasswiderstand zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung mit der Funktion der Ausgabe verschiedener Schutzfunktionen und anormaler Bedingungen an den externen IC kombinieren.
Durch den Einsatz von Lastschalt-ICs lässt sich die Anzahl der Bauelemente im Vergleich zu einer Kombination einzelner elektronischer Bauelemente, die dieselbe Funktion erfüllen, verringern und außerdem Platz sparen.
Lastschalt-ICs werden in Stromversorgungsschaltungen in elektronischen Geräten verwendet. Da die meisten Lastschalt-ICs einen Nennstrom von 0,5 A bis 5 A haben, werden sie häufig in Informations- und Kommunikationsgeräten wie PCs, PC-Peripheriegeräten und mobilen Geräten eingesetzt und nicht in Industrieanlagen, die Motoren, Magnetventile und dergleichen betreiben.
Da sie mit verschiedenen Schutzfunktionen ausgestattet sind, eignen sie sich für Anwendungen, bei denen periphere Schaltkreise und Kabelbäume im Falle eines Kurzschlusses der Last oder einer anormalen Wärmeentwicklung des FET geschützt werden müssen, oder bei denen die angeschlossenen Geräte im eingeschalteten Zustand eingesteckt werden können, wie z. B. USB.
Lastschalt-ICs verwenden einen internen P-Kanal-FET oder N-Kanal-FET, um die Stromversorgung der Last ein- und auszuschalten. Die FET-Treiberschaltung innerhalb des Lastschalter-ICs steuert die Gate-Spannung des FETs und ändert den Widerstand zwischen Drain und Source des FETs, wodurch die EIN/AUS-Funktion der Stromversorgung der Last realisiert wird.
Die Stromversorgung der Last wird abgeschaltet, wenn der vom Lastschalt-ICs abgegebene Strom den angegebenen Wert überschreitet. Der Lastschalt-IC kann geschützt werden, wenn die Ausgangsklemme des Lastschalt-ICs gegen GND kurzgeschlossen wird oder wenn ein Strom in die Last fließt.
Wenn beispielsweise ein Überstrom in den FET für den Lastantrieb fließt, wird der Überstrom weiterhin in den FET fließen, wenn keine Überstromschutzfunktion vorhanden ist. Bei einem Überstromschutz hingegen wird die Stromversorgung der Last abgeschaltet und es kommt nicht zum Ausfall des FET oder zum Bruch der Verdrahtung.
Wenn die Temperatur des Halbleiterübergangs im Inneren des Lastschalt-ICs die angegebene Temperatur überschreitet, wird die Stromversorgung der Last abgeschaltet. Der Lastschalt-ICs kann bei anormaler Wärmeentwicklung in der äußeren Umgebung oder bei einem höheren Laststrom als erwartet geschützt werden.
Wenn beispielsweise eine Last ausfällt und ein größerer Strom als erwartet zu den FETs fließt, werden die FETs weiterhin Wärme erzeugen und ausfallen, wenn keine Übertemperaturschutzfunktion vorhanden ist. Im Gegensatz dazu wird bei einem Übertemperaturschutz die Stromzufuhr zur Last abgeschaltet und der FET fällt nicht aus.
Fällt die Eingangsspannung des Lastschalt-ICs unter einen bestimmten Wert, wird die Stromversorgung der Last abgeschaltet. Dadurch wird verhindert, dass die Last nicht mehr funktioniert, wenn die Versorgungsspannung aufgrund eines Ausfalls des Stromversorgungskreises abfällt.
Wenn beispielsweise der Stromversorgungsschaltkreis ausfällt und die Versorgungsspannung unter die garantierte Betriebsspannung fällt, kommt es zu Fehlfunktionen der Last, da die Stromversorgung der Last ohne die Unterspannungsschutzfunktion weiterhin eingeschaltet bleibt. Bei einem Unterspannungsschutz hingegen wird die Stromversorgung der Last abgeschaltet, und die Last hat keine Fehlfunktion.
Die typischen Anschlüsse eines Lastschalt-ICs sind die fünf Stifte VCC, GND, EN, FLG und VOUT.
1. Der VCC-Anschluss
Der VCC-Anschluss ist der Stromeingangsanschluss des Lastschalt-ICs. Die an die Last zu liefernde Stromversorgungsleitung wird an diese Klemme angeschlossen, und ein Keramikkondensator zur Überbrückung ist zwischen den Klemmen VCC und GND angeschlossen. Der Keramikkondensator zur Überbrückung muss nahe an der Klemme platziert werden, um wirksam zu sein.
2. VOUT-Anschluss
Der VOUT-Pin ist der Stromversorgungs-Ausgangspin und stellt die Verbindung zur Stromversorgungsleitung der Last her. Die parasitären Dioden der MOSFETs im Lastschalt-ICs sind deaktiviert, damit kein Rückstrom von VOUT nach VCC fließt.
3. EN-Anschluss
Die EN-Klemme ist eine Eingangsklemme, die den EIN/AUS-Stromausgang des Lastschaltkontakts steuert; durch Anschluss der EN-Klemme an den Ausgangsanschluss des Mikrocontrollers kann die Stromversorgung der Last gesteuert werden.
Der Logik- und Spannungspegel der EN-Klemme ist je nach Lastschalt-ICs unterschiedlich; prüfen Sie daher das Datenblatt und schließen Sie die entsprechende Logik und Spannung an.
4. FLG-Anschluss
Die FLG-Klemme ist eine Ausgangsklemme, die den Status des Lastschalt-ICs anzeigt. Die Spannung an der FLG-Klemme ändert sich, wenn der Lastschalt-IC normal oder anormal ist.
Durch Anschluss der FLG-Klemme an den Eingangsport des Mikrocontrollers kann der Zustand des Lastschalt-ICs überwacht werden. Da die FLG-Klemme normalerweise ein Open-Drain-Ausgang ist, schließen Sie einen externen Pull-up-Widerstand an und lassen Sie die Klemme unverbunden, wenn die FLG-Klemme nicht verwendet wird.
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