ロードスイッチIC – metoree本番管理

ロードスイッチICとは

ロードスイッチICとは、電源供給をON/OFFするオン抵抗の低いMOSFETとFETを駆動する機能に加えて、各種保護機能と異常状態をIC外部に出力する機能が一体化された集積回路です。

ロードスイッチICを使用することで、単体の電子部品を組み合わせで同機能を実現した場合よりも部品点数が削減可能で、省スペース化にもつながります。

ロードスイッチICは、電子機器内の電源供給回路で使用されます。ロードスイッチICの定格電流は0.5Aから5Aの製品が多いため、モーターやソレノイド等を動作させる産業機器よりもバソコン本体、パソコン周辺機器、モバイル機器等の情報通信機器に用いられることが多いです。

各種保護機能が付いているため、負荷の短絡故障やFETの異常発熱時に周辺回路やハーネスを保護したい場合やUSBを代表とする電源を入れたまま接続機器を挿入できる用途に適しています。

ロードスイッチICは、内部のPチャネル型FETまたはNチャネル型FETを使用して負荷への電源供給をON/OFFします。ロードスイッチIC内部のFET駆動回路がFETのゲート電圧を制御し、FETのドレイン-ソース間の抵抗値が変化することで、負荷への電源供給ON/OFF機能を実現しています。

ロードスイッチICの出力する電流が規定以上になった場合に、負荷への電源供給をOFFします。ロードスイッチICの出力端子がGNDとショート時や、負荷に電流が流れた場合にロードスイッチICを保護することができます。

例えば、負荷動用のFETに過電流が流れた場合、過電流保護機能が無い場合は、過電流がFETに流れ続けます。その結果、 FETが故障したり、配線が切れたりしますが、過電流保護機能がある場合は、負荷への電源をOFFするため、 FETが故障したり配線を切れたりすることはありません。

ロードスイッチIC内部の半導体接合部温度が規定以上になった場合に、負荷への電源供給をOFFにします。外部環境の異常発熱時や負荷電流が想定よりも大きい場合に、ロードスイッチICを保護することが可能です。

例えば、負荷が故障し、想定よりも大きな電流がFETに流れた場合、過保護機能が無いときはFETが発熱し続け、FETが故障します。それに対して、過熱保護機能があると、負荷への電源をOFFするため、 FETが故障することはありません。

ロードスイッチICに入力する電源電圧が規定以下になった場合に、負荷への電源供給をOFFします。電源回路の故障で電源電圧が低下した際、負荷の誤動作を防止することができます。

例えば、電源回路が故障し、電源電圧が動作保証より低い電圧になった場合、低電圧保護機能がないと負荷への電源供給をONし続けるため、負荷が誤作動します。一方で、低電圧保護機能があると、負荷への電源をOFFするため、負荷が誤作動することはありません。

ロードスイッチICの代表的な端子は、VCC、GND、EN、FLG、VOUTの5ピンです。

1. VCC端子
VCC端子は、ロードスイッチICの電源入力端子です。負荷に供給する電源線を接続し、VCC端子とGND端子間にはバイパス用のセラミックコンデンサを接続します。バイパス用のセラミックコンデンサは、端子の近くに配置しないと効果が出ません。

2. VOUT端子
VOUT端子は、電源出力端子で負荷の電源線を接続します。ロードスイッチIC内MOSFETの寄生ダイオードは無効化されているので、VOUTからVCCに逆電流は流れません。

3. EN端子
EN端子は、ロードスイッチ接点の電源出力をON/OFF制御する入力端子です。EN端子とマイコンの出力ポートを接続することで、負荷への電源供給を制御することができます。

ロードスイッチICによって、EN端子の論理や電圧レベルが異なりますので、データシートを確認して適切な論理、電圧を接続します。

4. FLG端子
FLG端子は、ロードスイッチICの状態を示す出力端子です。ロードスイッチICが正常時と異常時でFLG端子の電圧が変化します。

FLG端子をマイコンの入力ポートに接続することで、ロードスイッチICの状態を監視することができます。通常、FLG端子はオープンドレイン出力なので、外付けにプルアップ抵抗を接続し、FLG端子を使用しない場合は端子を未接続状態にします。