Allegro A6850 双通道开关接口IC技术剖析

在电子设计领域，选择合适的接口IC对于系统的性能和稳定性至关重要。今天我们要深入探讨的是Allegro公司的A6850双通道开关接口IC，它虽然已不建议用于新设计，但对于现有应用仍有着重要价值。

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产品概述

A6850主要用于微处理器和一对两线霍尔效应传感器IC之间的接口。它采用受保护的高端低电阻DMOS MOSFET来切换两个霍尔效应设备的电源电压，每个开关可通过独立的ENABLE引脚进行控制，并且都配备了限流电路保护。该IC工作电压范围为4.75 - 26.5V，输出引脚ESD额定值>4 kV，其他引脚>2 kV，还具备低静态电流和睡眠模式等特点。

产品状态与替代建议

A6850目前虽仍在生产，但已被标记为不适合新设计。这意味着其销售目前仅限于现有客户应用，未来很可能会停产，且不再提供样品。对于现有客户的过渡以及新客户或新应用，建议联系工厂获取推荐的替代方案。如果想了解详细的采购选项，可联系当地的Allegro现场应用工程师或销售代表。

特性与优势

电气特性

• 宽电压工作范围：可在4.75 - 26.5V的电压下稳定工作，具有低(V{IN}-to-V{OUT})电压降，能有效降低功耗。
• 电流感测反馈：采用(1/10)电流感测反馈，通过集成电流镜将霍尔IC电源电流以(1/10)的值报告到SENSE1或SENSE2输出引脚，无需外部串联分流电阻。
• 故障保护能力：能够承受输出引脚的短路到电池和短路到地的故障，还能承受40V的负载突降。
• ESD防护：输出引脚的ESD额定值>4 kV，其他引脚>2 kV，为设备提供了良好的静电防护。
• 输出电流限制：可将输出电流限制在最大(I_{OUTPUTM})，确保设备在安全电流范围内工作。
• 低功耗模式：具有低功耗睡眠模式（<15 μA），通过将两个ENABLE引脚拉低即可进入，适合对功耗要求较高的应用。

封装形式

A6850采用8引脚无铅SOIC封装（后缀L），引脚框架采用100%雾锡电镀，便于安装和焊接。

功能描述

SENSE引脚输出

A6850将OUTPUTx引脚电流除以10，并将其镜像到相应的SENSEx引脚。通过在这些引脚与地之间连接感测电阻(R{SENSE})，可以产生一个可由ADC读取的电压。感测电流为输出电流的十分之一加上一个偏移电流，计算公式为(I{SENSEx}=(I{OUTPUTx} / 10)+I{SENSE(ofs)})。为了保护ADC，可使用外部钳位电路（如齐纳二极管）来钳制可能出现在输出端并传递到SENSE引脚的瞬态电流尖峰。

输出电流限制

A6850将输出电流限制在最大(I{OUTPUTM})，直到输出负载减小或IC进入热关断状态。高输出电流限制允许霍尔传感器IC上的旁路电容(C{BYP})快速充电，确保传感器IC的上电状态正确。

输出故障保护

A6850能够承受OUTPUTx引脚的短路到地或短路到电池的情况。在短路到地时，电流将被限制在(I{OUTPUTM})；在短路到电池事件中，如果(V{OUTPUTx}>(V{IN}+0.7V))，A6850会监测(V{OUTPUTx})并禁用输出。为了保护电路，需要在(V_{IN})上使用1 μF的旁路电容。

过压保护

A6850内置过压保护功能，可防止电源总线上的负载突降。当(V{IN})超过过压阈值(V{OVP})时，A6850将关闭输出。

睡眠模式

在汽车应用中，为了最小化车辆停放时的电池消耗，需要低泄漏或睡眠模式。A6850在两个ENABLE引脚都为低电平时进入睡眠模式，此时内部稳压器和所有其他内部电路都被禁用。在启用输出时，IC必须先从睡眠模式中唤醒，这会导致一定的唤醒时间延迟。

信号和使能延迟

当ENABLEx = 1时，施加到OUTPUTx引脚的电流信号将在SENSEx引脚以缩放和延迟的形式出现，其传输特性可视为低通滤波器。上升时间响应取决于SENSEx引脚的有效电容负载，可通过公式(tau=R{SENSEx}(90+C{SENSE}))估算RC时间常数，再通过(t{rLH}=2.2 × tau)估算10% - 90%的上升时间。小信号低通滤波器带宽可根据不同情况使用公式(W = 350 / t{rLH})或(BW = 700 / (t{rLH}+t{fHL}))进行估算。

热关断保护

当结温(T{J})超过热关断阈值(T{TSD})时，A6850会禁用两个输出，以保护自身免受过热损坏。输出将保持关闭状态，直到结温降至(T{TSD})减去热关断滞后(T{TSDhys})以下。结温(T{J})可通过计算A6850的功耗(P{D})来估算，公式为(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})，温度上升(Delta T = P{D} × R{theta JA})，其中(R{theta JA})为结到环境的热阻。

应用信息

两线霍尔IC接口

当电压施加到两线霍尔效应IC时，电流会在两个狭窄范围内流动。通过SENSE引脚可以监测各种输出条件，如OUTPUT引脚短路到地、霍尔IC逻辑高、短路到电池、霍尔IC逻辑低、热关断和OUTPUT引脚开路等。图5展示了A6850与双霍尔效应IC的典型应用电路。

机械开关接口

A6850可作为机械开关（设置为接地开关配置）和低电压微处理器之间的接口。为了防止A6850过度功耗，需要在电路中放置一个串联电阻来限制机械开关闭合时的电流。

SENSE1和SENSE2的并联

在某些应用中，可以使用单个ADC通道读取两个输出。通过交替激活ENABLEx来启用OUTPUTx负载，甚至可以同时激活ENABLE1和ENABLE2，将SENSE1和SENSE2电流相加。为了确保有效测量，只需选择合适的负载电阻，使(V_{SENSEx})保持在规格范围内。

抗EMI保护

电磁干扰（EMI）产生的瞬变可能会干扰A6850的运行或给处理的信号添加不必要的噪声。图9展示了可能的电源去耦和信号滤波方案，保护和滤波组件值的选择取决于最终应用的具体情况。

总结

A6850双通道开关接口IC具有多种实用的功能和特性，适用于与霍尔效应传感器IC和机械开关的接口应用。尽管它已不适合新设计，但对于现有应用来说，仍然是一个可靠的选择。在使用过程中，需要注意其电气特性、保护功能和应用场景，以确保系统的稳定运行。你在实际应用中是否遇到过类似接口IC的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。