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1、功率P-FET控制器LTC4414 LTC4414是一种功率P-EFT控制器，主要用于控制电源的通、断及自动切换，也可用作高端功率开关。该器件主要特点：工作电压范围宽，为3.536V；电路简单，外围元器件少；静态电流小，典型值为30A；能驱动大电流P沟道功率MOSFET；有电池反极性保护及外接P-MOSFET的栅极箝位保护；可采用微制器进行控制或采用手动控制；节省空间的8引脚MSOP封装；工作温-40+125。 图1 LTC4414的引脚排列引脚排列及功能 LTC4414的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。 图2 LTC4414结构及外围器件框图基本工作原理这里通过内部结构框图及外接元
2、器件组成的电源自动切换电路来说明其工作原理。内部结构框图及外围元器件组成的电路如图2所示。其内部结构是由放大器A1、电压/电流转换电路、电源选择器（可由VIN端或SENSE端给内部电路供电）、模拟控制器、比较器C1、基准电压源（0.5V）、线性栅极驱动器和栅极电压箝位保护电路、开漏输出FET及在CTL内部有3.5A的下拉电流源等组成。外围元器件有P沟道功率MOSFET、肖特基二极管D1、上拉电阻RPU、输入电容CIN及输出电容COUT。图2中有两个可向负载供电的电源（主电源及辅电源），可以由主电源单独供电，也可以接上辅电源，根据主、辅电源的电压由LTC4414控制实现自动切换。这两种供电情况分
3、别如下。 1 主电源单独供电主电源单独供电时，电流从LTC4414的VIN端输入到电源选择器，给内部供电。放大器A1将VIN和VSENSE的差值电压放大，并经过电压/电流转换，输出与VINVSESNSE之值成比例的电流输入到模拟控制器。当VINVSESNE20mV时，模拟控制器通过线性栅极驱动器及箝位保护电路将GATE端的电压降到地电平或到栅极箝位电压（保证-VGS8.5V），使外接P-MOSFET导通。与此同时，VSESNE被调节到VSESNE=VIN20mV，即外接P-MOSFET的VDS=20mV。P-MOSFET的损耗为ILOAD20mV。在P-MOSFET导通时，模拟控制器给内部FE
4、T的栅极送低电平，FET截止，STAT端呈高电平（表示P-MOSFET导通）。2 加上辅电源当加上辅电源（如交流适配器）后，如果VSESNE VIN+20mV，则内部电源选择器由SENSE端向内部电路供电。模拟控制器使GATE端电压升高到VSENSE，则P-MOSFET截止，辅电源通过肖特基二极管D1向负载供电。这种电源切换是自动完成的。在辅电源向负载供电时，模拟控制器给内部FET的栅极送高电平，FET导通，STAT端呈低电平（表示辅电源供电）。上拉电阻RPU的阻值要足够大，使流过FET的电流小于5mA。在上述两种供电方式时，CTL端是接地或悬空的。CTL的控制功能将在下面的应用电路介绍。典型
5、应用电路1主、辅电源自动切换电路图3是一种减少功耗的主、辅电源自动切换电路，其功能与图2电路相同，不同之处是用一只辅P-MOSFET（Q2）替代了图2中的D1，可减少电压降及损耗。其工作原理与图2完全相同。 图3 主、畏电源自动切换电路 图4 由微控制器控制的电源切换电路2 由微控制器控制的电源切换电路由微控制器（C）控制的电源切换电路如图4所示。此图中的主、辅P-MOSFET都采用了两个背对背的P-MOSFET组成，其目的是主电源或辅电源中的P-MOSFET截止时，均不会通过P-MOSFET内部的二极管向负载供电。其缺点是电源要通过两个P-MOSFET才能向负载供电，损耗增加一倍，并增加成本
6、。图4虚线框中的稳压二极管（一般取810V）连接在辅P-MOSFET的极限-VGSS时，由于稳压二极管的击穿电压VSENEN超过20mV，C会自动切换到主电源供电。C还可以通过I/O口驱动不同颜色的LED，显示主、辅电源的供电状态。 图5 高端功率开关3 高端功率开关图5 是由LTC4414组成的高端功率开关电路。由CTL端施加逻辑电平来控制P-MOSFET的通、断。该电路可由C控制、电路控制或手动控制。CTL=L时，开关导通；CTL=H时，开关关断。外围元器件的选择LTC4414的主要外围元器件是P-MOSFET、输入、输电容器CIN和COUT。1 P-MOSFET的选择为满足电路工作的可靠
7、性，要选VDSSVIN(max)及RDS(on)小的P-MOSFET。在VIN低、ILOAD大时，要保证IDILOAD(max)及RDS(on) I LOAD(max) 20mV。2 C IN及C OUT的选择为保证在电源切换及负载有较大变化时输出电压稳定，选择合适的CIN及COUT很重要。C IN一般在0.110F范围内选择，C OUT在147F范围内选取。C IN及C OUT可选用多层陶瓷电容器（MLCC），其电容量大小是否合适最好通过实验来调整。在使用MLCC电容器时，因其ESR低，自身谐振频率及Q值高，有可能在AC适配器供电插拔瞬单间生高压脉冲而损坏LTC4414。因此，凌特公司建议在输入电容中串联几个的电阻以降值Q值以防止瞬态高压的产生。在实验过程中可看V IN及S ENSE端的电压波形来调整电容量及增减串联在C IN电路中的各电阻值。应用领域该器件主要应用于大电流功率通路开关、工业控制及汽车、不间断电源（UPS）、逻辑电平控制的功率开关和带有备用电池的应急系统。
