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¿Qué es un Interruptor de Carga IC?

Los circuitos integrados de conmutación de carga son circuitos integrados que combinan la función de accionar MOSFET y FET con baja resistencia a la conexión para encender y apagar la fuente de alimentación con varias funciones de protección y la función de emitir condiciones anormales al exterior del circuito integrado.

El uso de circuitos integrados de conmutación de carga permite reducir el número de componentes en comparación con cuando se consigue la misma función utilizando una combinación de componentes electrónicos individuales, y también ahorra espacio.

Aplicaciones de los Interruptores de Carga IC

Los interruptores de carga IC se utilizan en circuitos de alimentación de equipos electrónicos. Dado que la mayoría de los circuitos integrados de conmutación de carga tienen una corriente nominal de 0,5 A a 5 A, suelen utilizarse en equipos de información y comunicación como ordenadores personales, periféricos de ordenador y dispositivos móviles, más que en equipos industriales que accionan motores, solenoides y similares.

Como están equipados con varias funciones de protección, son adecuados para aplicaciones en las que es necesario proteger los circuitos periféricos y los mazos de cables en caso de fallo por cortocircuito de la carga o generación anormal de calor FET, o en las que los equipos conectados pueden insertarse con la alimentación conectada, como USB.

Principio de los Interruptores de Carga IC 

1. Alimentación de la Carga

Los interruptores de carga IC utilizan un FET interno de canal P o un FET de canal N para encender y apagar la fuente de alimentación de la carga. El circuito de accionamiento del FET dentro del CI de conmutación de carga controla la tensión de puerta del FET y cambia la resistencia entre el drenaje y la fuente del FET, realizando así la función ON/OFF de la fuente de alimentación de la carga.

2. Protección contra Sobrecorriente

El suministro de energía a la carga se desconecta si la salida de corriente del interruptor de carga IC excede el valor especificado. El interruptor de carga IC puede ser protegido cuando el terminal de salida del interruptor de carga IC es cortocircuitado a GND o cuando una corriente fluye hacia la carga.

Por ejemplo, si una sobrecorriente fluye al FET para el accionamiento de carga, la sobrecorriente continuará fluyendo al FET si no hay una función de protección contra sobrecorriente. Sin embargo, con la protección contra sobrecorriente, la alimentación de la carga se desconecta, por lo que el FET no fallará ni se romperá el cableado.

3. Protección contra Sobrecalentamiento

Si la temperatura de la unión de semiconductores dentro del IC del interruptor de carga supera la temperatura especificada, se desconecta la alimentación de la carga. El IC del interruptor de carga puede protegerse en caso de generación anormal de calor en el entorno externo o cuando la corriente de carga es superior a la esperada.

Por ejemplo, si falla una carga y fluye hacia los FET una corriente mayor de la esperada, los FET seguirán generando calor y fallarán si no hay una función de protección contra sobretemperatura. Por el contrario, con la protección contra sobretemperatura, la alimentación de la carga se desconecta y el FET no fallará. 4. Protección de baja tensión

4. Protección contra Baja Tensión

Si la tensión de alimentación de entrada al IC del conmutador de carga cae por debajo de un nivel especificado, se desconecta la alimentación de la carga. Esto evita que la carga funcione mal cuando la tensión de alimentación cae debido a un fallo del circuito de alimentación.

Por ejemplo, si el circuito de alimentación falla y la tensión de alimentación cae por debajo de la tensión de funcionamiento garantizada, la carga funcionará mal porque la alimentación de la carga seguirá conectada sin la función de protección contra baja tensión. Por otro lado, con la protección de baja tensión, la alimentación de la carga se desconecta y la carga no funciona mal.

Otra Información sobre los Interruptores de Carga IC

Terminales de Interruptores de Carga IC 

Los terminales típicos de un IC de interruptor de carga son los cinco pines VCC, GND, EN, FLG y VOUT.

1. El pin VCC
El terminal VCC es el terminal de entrada de alimentación del IC interruptor de carga. La línea de alimentación que se suministra a la carga se conecta a este terminal, y entre los terminales VCC y GND se conecta un condensador cerámico de derivación. El condensador cerámico de derivación debe colocarse cerca del terminal para que sea efectivo.

2. Patilla VOUT
La patilla VOUT es la patilla de salida de la fuente de alimentación y conecta la línea de alimentación de la carga. Los diodos parásitos de los MOSFETs en el IC del interruptor de carga están desactivados para que no fluya corriente inversa de VOUT a VCC.

3. Terminal EN
El terminal EN es un terminal de entrada que controla la salida de alimentación ON/OFF del contacto del interruptor de carga; conectando el terminal EN al puerto de salida del microcontrolador, se puede controlar la alimentación de la carga.

El nivel lógico y de tensión del terminal EN varía en función del CI del interruptor de carga, por lo que debe consultarse la hoja de datos y conectar la lógica y la tensión adecuadas.

4. Terminal FLG
El terminal FLG es un terminal de salida que indica el estado del IC del interruptor de carga. El voltaje de la terminal FLG cambia cuando el IC del interruptor de carga es normal o anormal.

Al conectar la terminal FLG al puerto de entrada del microcontrolador, se puede monitorear el estado del IC del interruptor de carga. Como la terminal FLG es normalmente una salida de drenaje abierto, conecte una resistencia externa de pull-up y deje la terminal desconectada cuando no se utilice la terminal FLG.