MIC2778和MIC2545在USB双限流开关中的应用

    摘要：MIC2778和MIC2545是Micrel公司生产的用于限流和集成电路，可广泛用于热插拔和即插即用型设备中的限流开关，文中介绍了利用MIC2778和MIC2545设计的限制浪涌电流的电流开关电路。

    关键词：USB  热插拔  浪涌电流  MIC2778  MIC2545

目前，热插拔（即插拔USB插头时不必关电源）、即插即用型设备以惊人的速度增加，如USB调制解调器、USB摄像机、USB以太网卡、USB数字相机、USB视频采集器、USB电视盒、USB扫描仪等，这主要得益于热插拔的简单、方便和便携性。USB（通用串行总线）设备就是一种热插拔接口设备。USB接口的体积很小（14mm×4mm）、连线少（只4条）、速度快（12Mbps）、即插即用、并可热插拔，非常方便。2000年生产的计算机主板都具有2个或更多的USB接口，能适应越来越多的具有USB接口的外设。

但是，当未充电的电容器与电源相连接时，在进行热插拔的过程中将有浪涌（冲击）电流产生，电容器越大，所需的充电能量越大，所产生的浪涌电流越大。浪涌电流将会引起电源电压的下降，从而使系统的逻辑产生混乱。本文介绍一种可用来减少浪涌电流牟技术方法，利用该方法所设计的电路可允许设计者在热插拔应用系统中采用大容量电容，具体电路如图1所示。此外，用此解决方案可使用户不必在多次插入之间长时间的等待。该电路用MIC2545A-1和MIC2778两种集成电路把较短的对输入电容器的充电时间转换为更长的对此电容器的充电时间，从而达到限制充电电流的目的，MIC2545A-1是一种可对限流编程的高容量开关，它能处理高达2.5A的电流。其限流大小可由外部电阻进行调节。

此电路有两种限流模式：100mA和500mA（当Q1接通时）。USB指标在详细计算之间先将设备电流限制到100mA，在计算之后，高功率设备能达到不超过500mA限制电流的指标。此电路可保证不会超过这些限制。MIC2778是可调节滞后的电压监视器，它可在1.5V的低电压下正常工作。MIC2778的高和低阈值分别设置在4V和2V.

下面的等式说明了如何来计算头两个阈值和两种限流模式下的电阻值。

阈值：

V高阈值=VREF(R1+R2+R3)/R3

V低阈值=VREF（R1+R2+R3）/（R2+R3）

VREF=1.24V

如使R1+R2+R3+1MΩ

则：V高阈值=4V时，R3=310kΩ

V低阈值=2V时，R2=310kΩ

R1=380kΩ

如：电流限制为230/RSET

电流因素为230

那么，在100mA限流模式时，有

RSET1=230/100mA=2.3kΩ(可选取2.2kΩ标称值的电阻)

在500mA限流模式时，有：

（RSET1//RSET2）=230/500mA=460Ω

即：RSET2=0.6kΩ

图2所示是在热插操作期间输入电容器上电压的斜升和复位信号的延迟曲线。

当VIN“热插入”时，5V电源电压将从0V斜升到5V。当VIN穿过4V时，MIC2778的延迟发生器接通，允许VRST信号保持低电平最少140ms（参见图3）这种延迟非常重要，因为它要保证当延迟断开时VIN处于5V。并允许MIC2545A-1对电容的充电电流小于100mA。一但延迟断开，则VRST信号将被上拉到5V。Q1接通，电流限制设置在500mA。因此即使采用大的电容器（在本例中为500μF），该电路仍然能提供合适的工作和电流限制。当VIN不插入时，其电压将斜降，一旦VIN通过2V，则MIC2545的电流限制将被重新设置在100mA。