Come proteggere la porta USB da sovracorrenti e sovratensioni

Come proteggere la porta USB da sovracorrenti e sovratensioni

L’LTC4362, il dispositivo di protezione monolitico di sovratensione/sovracorrente salvaguarda i sistemi da 2.5V a 5.5V da sovratensione. E’ stato progettato per i dispositivi portatili con opzioni di alimentazione molteplici, compresi gli adattatori a muro, gli adattatori batteria dell’auto e porte USB.

La sovratensione può avvenire a causa di un difetto all’adattatore o di un guasto o in caso di hot-plug di un adattatore AC nell’ingresso del dispositivo. Il collegamento accidentale dell’adattatore sbagliato può causare un danno dovuto a sovratensione o a una tensione di alimentazione negativa. L’LTC4362 usa una soglia di sovratensione di 5.8V con precisione del 2% per identificare l’eventuale sovratensione e rispondere rapidamente entro 1µs (max) isolando i componenti a valle dell’ingresso.

La protezione contro la sovratensione fino a 28V si ottiene con un MOSFET interno e sopporta transients induttivi senza richiedere Transient Voltage Suppressor (TVS) o altri componenti esterni. L’LTC4362 controlla anche la caduta di tensione in una resistenza di rilevamento della corrente interna per fornire una soglia di sovracorrente di 1,5A con precisione del 20%. L’LTC4362 è adatto ai dispositivi elettronici portatili dotati di alimentatori diversi, ad esempio cellulari, lettori MP3/MP4, videocamere digitali, che vengono caricati con adattatori a muro e a batteria e porte USB.

Caratteristiche: LTC4362

    Protezione contro la sovratensione fino a 28 V
    Funzionamento da 2,5 V a 5,5 V
    MOSFET a canale N interno da 40 mOhm e RSENSE da 31 mOhm
    Disattivazione in caso di sovratensione <1µs, funzione di soft shutdown
    Il MOSFET “avalanche-rated” non richiede condensatori in ingresso né
    TVS nella maggior parte delle applicazioni
    Soglia di sovratensione a 5,8 V con precisione del 2%
    Ingresso resiste fino a ±25 kV HBM ESD con 1µF COUT
    Attivazione controllata dV/dt con limitazione corrente di picco
    Soglia di sovracorrente a 1,5 A con precisione del 20%
    Protezione contro l’inversione della tensione
    Uscita power good
    Disattivazione (LTC4362-1) o auto-retry (LTC4362-2) in caso di sovracorrente
    Bassa corrente di spegnimento (1,5 µA)
    Package DNF-8 (2mm×3mm)

L’LTC4362 controlla un MOSFET interno N-channel da 40 mOhm e, in normali condizioni di funzionamento, fornisce un percorso con perdita bassa dall’ingresso al carico. La limitazione della corrente di picco avviene con uno slew rate di tensione sui gate controllato. Se la tensione in ingresso supera la soglia di sovratensione di 5,8 V, la tensione del GATE viene annullata entro 1 us per proteggere il carico.

Applicazioni LTC4362

    protezione porta USB
    – Computer palmari
    – Cellulari/smartphone
    – lettori MP3/MP4
    – Fotocamere digitali

I dispositivi mobili come i cellulari ed i lettori MP3/MP4 hanno sottosistemi altamente integrati fabbricati con i processi submicron CMOS. Il fattore di forma piccolo è
accompagnato da maximum voltage ratings a bassa tensione. I componenti elettronici sensibili sono predisposti a danni da condizioni di sovratensione DC dalla rete elettrica. I guasti o i difetti nell’alimentatore possono causare un evento di sovratensione.

I dispositivi mobili di oggi traggono la loro alimentazione o ricaricano le batterie interne da molteplici ingressi alternativi come adattatori AC a muro, adattatori batteria dell’auto e porte USB. Un utente potrebbe inconsapevolmente collegare l’adattatore sbagliato, danneggiando il dispositivo con una tensione di alimentazione troppo alta o una tensione di alimentazione negativa. L’LTC4362 protegge i dispositivi elettronici a bassa tensione da queste condizioni di sovratensione controllando un MOSFET N-channel interno configurato come “pass transistor”. All’accensione (VIN> 2.1V), comincia un ciclo “start-up delay”. Qualsiasi condizione di sovratensione fa sì che il ciclo di ritardo continui fino ad avere una tensione sicura. Con ciclo di ritardo completo, un interruttore si alza fino alla porta MOSFET, alimentando l’uscita a velocità controllata limitando l’afflusso di corrente al condensatore di uscita.

La sovratensione
All’accensione, VIN deve rimanere sotto 5.7V (VIN(OV) – ΔVOV) per più di 130ms prima che l’uscita sia accesa. Se VIN poi sale sopra 5.8V (VIN (OV)), la sovratensione spegne il MOSFET interno in 1μs. Dopo un evento di sovratensione, il MOSFET è tenuto fuori fino a quando VIN ancora una volta rimane al di sotto 5.7V per 130 ms.

La sovracorrente
Il comparatore di sovracorrente protegge il MOSFET interno da una corrente eccessiva. Interviene quando IOUT > 1.5A per 10μs. Quando il comparatore di sovracorrente interviene, il MOSFET interno viene spento e il PWRGD rilasciato.

Il MOSFET interno N-channel è protetto da un circuito termico di arresto. Se la sua temperatura raggiunge i 150°C, si spegnerà immediatamente. E si accenderà di nuovo quando la sua temperatura scenderà sotto i 140°C.

L’LTC4362 offre la funzione di soft shutdown controllata dal pin /ON e un’uscita per pilotare il gate per un MOSFET a canale P esterno opzionale per la protezione contro l’inversione di tensione. Il pin dell’uscita power good segnala l’attivazione del gate. L’LTC4362 è disponibile in due versioni: l’LTC4362-1 si disattiva dopo un evento di sovracorrente, mentre l’LTC4362-2 esegue un auto-retry dopo un ritardo di 130 ms. In caso di sovratensione le due versioni si riavviano automaticamente con un ritardo di start-up.

L’LTC4362 è disponibile in package DFN-8 da 2mmx3mm.

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2 Comments

  1. fra83 5 ottobre 2011
  2. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 5 ottobre 2011

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