Allegro A6850 雙通道開關(guān)接口IC技術(shù)剖析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，選擇合適的接口IC對(duì)于系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。今天我們要深入探討的是Allegro公司的A6850雙通道開關(guān)接口IC，它雖然已不建議用于新設(shè)計(jì)，但對(duì)于現(xiàn)有應(yīng)用仍有著重要價(jià)值。

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產(chǎn)品概述

A6850主要用于微處理器和一對(duì)兩線霍爾效應(yīng)傳感器IC之間的接口。它采用受保護(hù)的高端低電阻DMOS MOSFET來(lái)切換兩個(gè)霍爾效應(yīng)設(shè)備的電源電壓，每個(gè)開關(guān)可通過(guò)獨(dú)立的ENABLE引腳進(jìn)行控制，并且都配備了限流電路保護(hù)。該IC工作電壓范圍為4.75 - 26.5V，輸出引腳ESD額定值>4 kV，其他引腳>2 kV，還具備低靜態(tài)電流和睡眠模式等特點(diǎn)。

產(chǎn)品狀態(tài)與替代建議

A6850目前雖仍在生產(chǎn)，但已被標(biāo)記為不適合新設(shè)計(jì)。這意味著其銷售目前僅限于現(xiàn)有客戶應(yīng)用，未來(lái)很可能會(huì)停產(chǎn)，且不再提供樣品。對(duì)于現(xiàn)有客戶的過(guò)渡以及新客戶或新應(yīng)用，建議聯(lián)系工廠獲取推薦的替代方案。如果想了解詳細(xì)的采購(gòu)選項(xiàng)，可聯(lián)系當(dāng)?shù)氐腁llegro現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師或銷售代表。

特性與優(yōu)勢(shì)

電氣特性

• 寬電壓工作范圍：可在4.75 - 26.5V的電壓下穩(wěn)定工作，具有低(V{IN}-to-V{OUT})電壓降，能有效降低功耗。
• 電流感測(cè)反饋：采用(1/10)電流感測(cè)反饋，通過(guò)集成電流鏡將霍爾IC電源電流以(1/10)的值報(bào)告到SENSE1或SENSE2輸出引腳，無(wú)需外部串聯(lián)分流電阻。
• 故障保護(hù)能力：能夠承受輸出引腳的短路到電池和短路到地的故障，還能承受40V的負(fù)載突降。
• ESD防護(hù)：輸出引腳的ESD額定值>4 kV，其他引腳>2 kV，為設(shè)備提供了良好的靜電防護(hù)。
• 輸出電流限制：可將輸出電流限制在最大(I_{OUTPUTM})，確保設(shè)備在安全電流范圍內(nèi)工作。
• 低功耗模式：具有低功耗睡眠模式（<15 μA），通過(guò)將兩個(gè)ENABLE引腳拉低即可進(jìn)入，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用。

封裝形式

A6850采用8引腳無(wú)鉛SOIC封裝（后綴L），引腳框架采用100%霧錫電鍍，便于安裝和焊接。

功能描述

SENSE引腳輸出

A6850將OUTPUTx引腳電流除以10，并將其鏡像到相應(yīng)的SENSEx引腳。通過(guò)在這些引腳與地之間連接感測(cè)電阻(R{SENSE})，可以產(chǎn)生一個(gè)可由ADC讀取的電壓。感測(cè)電流為輸出電流的十分之一加上一個(gè)偏移電流，計(jì)算公式為(I{SENSEx}=(I{OUTPUTx} / 10)+I{SENSE(ofs)})。為了保護(hù)ADC，可使用外部鉗位電路（如齊納二極管）來(lái)鉗制可能出現(xiàn)在輸出端并傳遞到SENSE引腳的瞬態(tài)電流尖峰。

輸出電流限制

A6850將輸出電流限制在最大(I{OUTPUTM})，直到輸出負(fù)載減小或IC進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)。高輸出電流限制允許霍爾傳感器IC上的旁路電容(C{BYP})快速充電，確保傳感器IC的上電狀態(tài)正確。

輸出故障保護(hù)

A6850能夠承受OUTPUTx引腳的短路到地或短路到電池的情況。在短路到地時(shí)，電流將被限制在(I{OUTPUTM})；在短路到電池事件中，如果(V{OUTPUTx}>(V{IN}+0.7V))，A6850會(huì)監(jiān)測(cè)(V{OUTPUTx})并禁用輸出。為了保護(hù)電路，需要在(V_{IN})上使用1 μF的旁路電容。

過(guò)壓保護(hù)

A6850內(nèi)置過(guò)壓保護(hù)功能，可防止電源總線上的負(fù)載突降。當(dāng)(V{IN})超過(guò)過(guò)壓閾值(V{OVP})時(shí)，A6850將關(guān)閉輸出。

睡眠模式

在汽車應(yīng)用中，為了最小化車輛停放時(shí)的電池消耗，需要低泄漏或睡眠模式。A6850在兩個(gè)ENABLE引腳都為低電平時(shí)進(jìn)入睡眠模式，此時(shí)內(nèi)部穩(wěn)壓器和所有其他內(nèi)部電路都被禁用。在啟用輸出時(shí)，IC必須先從睡眠模式中喚醒，這會(huì)導(dǎo)致一定的喚醒時(shí)間延遲。

信號(hào)和使能延遲

當(dāng)ENABLEx = 1時(shí)，施加到OUTPUTx引腳的電流信號(hào)將在SENSEx引腳以縮放和延遲的形式出現(xiàn)，其傳輸特性可視為低通濾波器。上升時(shí)間響應(yīng)取決于SENSEx引腳的有效電容負(fù)載，可通過(guò)公式(tau=R{SENSEx}(90+C{SENSE}))估算RC時(shí)間常數(shù)，再通過(guò)(t{rLH}=2.2 × tau)估算10% - 90%的上升時(shí)間。小信號(hào)低通濾波器帶寬可根據(jù)不同情況使用公式(W = 350 / t{rLH})或(BW = 700 / (t{rLH}+t{fHL}))進(jìn)行估算。

熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫(T{J})超過(guò)熱關(guān)斷閾值(T{TSD})時(shí)，A6850會(huì)禁用兩個(gè)輸出，以保護(hù)自身免受過(guò)熱損壞。輸出將保持關(guān)閉狀態(tài)，直到結(jié)溫降至(T{TSD})減去熱關(guān)斷滯后(T{TSDhys})以下。結(jié)溫(T{J})可通過(guò)計(jì)算A6850的功耗(P{D})來(lái)估算，公式為(P{D}=V{IN}I{INQ}-V{OUTPUT 1}I{OUTPUT 1}-V{OUTPUT 2}I{OUTPUT 2}-V{SENSE 1}I{SENSE 1}-V{SENSE 2}I{SENSE 2})，溫度上升(Delta T = P{D} × R{theta JA})，其中(R{theta JA})為結(jié)到環(huán)境的熱阻。

應(yīng)用信息

兩線霍爾IC接口

當(dāng)電壓施加到兩線霍爾效應(yīng)IC時(shí)，電流會(huì)在兩個(gè)狹窄范圍內(nèi)流動(dòng)。通過(guò)SENSE引腳可以監(jiān)測(cè)各種輸出條件，如OUTPUT引腳短路到地、霍爾IC邏輯高、短路到電池、霍爾IC邏輯低、熱關(guān)斷和OUTPUT引腳開路等。圖5展示了A6850與雙霍爾效應(yīng)IC的典型應(yīng)用電路。

機(jī)械開關(guān)接口

A6850可作為機(jī)械開關(guān)（設(shè)置為接地開關(guān)配置）和低電壓微處理器之間的接口。為了防止A6850過(guò)度功耗，需要在電路中放置一個(gè)串聯(lián)電阻來(lái)限制機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)的電流。

SENSE1和SENSE2的并聯(lián)

在某些應(yīng)用中，可以使用單個(gè)ADC通道讀取兩個(gè)輸出。通過(guò)交替激活ENABLEx來(lái)啟用OUTPUTx負(fù)載，甚至可以同時(shí)激活ENABLE1和ENABLE2，將SENSE1和SENSE2電流相加。為了確保有效測(cè)量，只需選擇合適的負(fù)載電阻，使(V_{SENSEx})保持在規(guī)格范圍內(nèi)。

抗EMI保護(hù)

電磁干擾（EMI）產(chǎn)生的瞬變可能會(huì)干擾A6850的運(yùn)行或給處理的信號(hào)添加不必要的噪聲。圖9展示了可能的電源去耦和信號(hào)濾波方案，保護(hù)和濾波組件值的選擇取決于最終應(yīng)用的具體情況。

總結(jié)

A6850雙通道開關(guān)接口IC具有多種實(shí)用的功能和特性，適用于與霍爾效應(yīng)傳感器IC和機(jī)械開關(guān)的接口應(yīng)用。盡管它已不適合新設(shè)計(jì)，但對(duì)于現(xiàn)有應(yīng)用來(lái)說(shuō)，仍然是一個(gè)可靠的選擇。在使用過(guò)程中，需要注意其電氣特性、保護(hù)功能和應(yīng)用場(chǎng)景，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似接口IC的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。