在便攜電子設(shè)備、車載電子及消費(fèi)電子設(shè)計(jì)中，輸入電源端口的過(guò)壓保護(hù)（OVP）是保障系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵一環(huán)。今天為大家介紹一款高性能、低內(nèi)阻的過(guò)壓保護(hù)芯片——SM5681，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，給出可直接落地的設(shè)計(jì)方案。

一、SM5681 核心亮點(diǎn)

SM5681 是一款最高支持 30V 輸入電壓的 OVP 器件，導(dǎo)通內(nèi)阻低至 35mΩ，具備以下突出特性：

超快響應(yīng)：輸入浪涌發(fā)生時(shí)，關(guān)斷時(shí)間 <0.1μs，有效保護(hù)后端敏感電路

可編程保護(hù)閾值：通過(guò)外部電阻分壓，OVP 電壓可在 3.5V~15V 范圍內(nèi)任意設(shè)置；FB 引腳懸空時(shí)默認(rèn) 6.1V

使能控制：EN 引腳支持高/低電平開(kāi)關(guān)，可配合主控或機(jī)械按鍵實(shí)現(xiàn)電源通斷

低功耗：待機(jī)電流 <150μA，關(guān)斷模式下漏電僅 10μA

小封裝：提供 SOT23-6 和 DFN2x2-8 兩種封裝，適合空間受限的便攜產(chǎn)品

無(wú)論是電子煙、汽車攝像頭還是手機(jī)充電端口，SM5681 都能為您的產(chǎn)品提供簡(jiǎn)潔可靠的過(guò)壓保護(hù)方案。

二、封裝與 VCC 引腳重要說(shuō)明

SM5681 的兩種封裝在供電連接上有區(qū)別，請(qǐng)根據(jù)所選封裝按下表處理：

典型做法（SOT23-6）：

在 PCB 上將 VCC 與 VIN 直接短接

建議在 VCC 引腳附近增加一個(gè) 0.1μF~1μF 旁路電容（非強(qiáng)制，但有利于高頻去耦）

注：本文以下所有方案原理圖均以 DFN 封裝為例（無(wú) VCC 引腳）。若您使用 SOT23-6，請(qǐng)務(wù)必在電路中增加 VCC→VIN 的連接。

三、典型應(yīng)用方案

方案一：電子煙 – 充電過(guò)壓保護(hù)與按鍵開(kāi)關(guān)

需求分析
電子煙通過(guò) USB 接口為內(nèi)部鋰電池充電。用戶可能誤插 9V/12V 快充適配器，導(dǎo)致充電 IC 燒毀。同時(shí)需要低待機(jī)功耗和按鍵控制。

電路設(shè)計(jì)

采用 FB 懸空，OVP 默認(rèn)為 6.1V（實(shí)際范圍 5.8~6.4V），超過(guò)該電壓后 SM5681 在 0.1μs 內(nèi)切斷輸出

EN 引腳通過(guò) 100kΩ 下拉到地，同時(shí)接一個(gè)機(jī)械按鍵到 VIN。按下按鍵時(shí) EN 為高電平，芯片開(kāi)啟；松開(kāi)后 EN 被拉低，芯片關(guān)斷

若產(chǎn)品已有 MCU，可直接用 GPIO 控制 EN，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)等復(fù)雜邏輯

關(guān)鍵元件

VIN 對(duì)地：10μF/16V 陶瓷電容

VOUT 對(duì)地：1μF/10V 陶瓷電容

EN 下拉電阻：100kΩ

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

1A 充電電流下，SM5681 壓降 <50mV，幾乎無(wú)效率損失

關(guān)斷模式下整機(jī)漏電 <10μA，滿足電子煙長(zhǎng)待機(jī)要求

方案二：汽車攝像頭 – 12V 系統(tǒng)拋負(fù)載保護(hù)

需求分析
汽車 12V 電源系統(tǒng)正常電壓為 9~16V，但拋負(fù)載瞬態(tài)脈沖（ISO 7637-2 5a）峰值可達(dá) 87V。攝像頭內(nèi)部的 DC-DC 或 LDO 通常耐壓不超過(guò) 24V，需要前端 OVP 快速切斷。

電路設(shè)計(jì)

使用電阻分壓設(shè)置 OVP 閾值為 15V（R_top=115kΩ，R_bottom=10kΩ，1%精度）

在 SM5681 的 VIN 前增加 1Ω/2W 串聯(lián)電阻 和 SMBJ18A TVS 管，將拋負(fù)載脈沖鉗位至 29.2V 以下，確保 SM5681 輸入電壓不超過(guò) 30V 的絕對(duì)最大值

EN 直接接 VIN（常開(kāi)），或由車身控制器控制

元件選型

TVS：SMBJ18A（擊穿電壓 20V，最大鉗位 29.2V）

串聯(lián)電阻：1Ω/2W 繞線電阻或浪涌型厚膜電阻（可承受短時(shí)大功率）

分壓電阻：115kΩ + 10kΩ，1% 精度

驗(yàn)證結(jié)果

正常工作時(shí)，攝像頭電流 <0.5A，串聯(lián)電阻壓降 <0.5V，不影響后端供電

施加 ISO 7637-2 脈沖 5a（87V），SM5681 輸入端實(shí)測(cè)峰值 <29V，芯片安全，輸出在超過(guò) 15V 時(shí)及時(shí)關(guān)斷

方案三：手機(jī)/平板 USB 端口過(guò)壓保護(hù)

需求分析
USB VBUS 可能因充電器故障或快充協(xié)議異常輸出 9V/12V/20V。手機(jī)充電 IC 耐壓通常為 6.5V 或 12V，需要前端 OVP 保護(hù)。

電路設(shè)計(jì)

若充電 IC 耐壓 ≤6.5V：FB 懸空，OVP = 6.1V

若充電 IC 耐壓 ≥12V：可設(shè) OVP = 10V（R_top=73.2kΩ，R_bottom=10kΩ）

EN 由主控 GPIO 控制，高電平開(kāi)啟

封裝推薦 DFN2x2-8，底部焊盤(pán)良好接地以利散熱

熱設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
SM5681 最大持續(xù)電流受封裝熱阻限制。以 θJA=100°C/W 保守計(jì)算：

3A 持續(xù)電流 → 功耗 0.315W → 溫升 31.5°C，安全

5A 持續(xù)電流 → 功耗 0.875W → 溫升 87.5°C，可能超過(guò)芯片熱關(guān)斷閾值

建議：持續(xù)充電電流控制在 3A 以內(nèi)；若需支持 4A~5A，必須加強(qiáng) PCB 散熱（大面積覆銅、過(guò)孔陣列）并實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

四、設(shè)計(jì)通用規(guī)則

無(wú)論哪種應(yīng)用，請(qǐng)遵循以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1. 電容必不可少

VIN 對(duì)地必須放置 10μF 陶瓷電容，VOUT 對(duì)地必須放置 1μF 陶瓷電容，且緊靠芯片引腳。耐壓需高于輸入/輸出電壓的 1.2 倍。

2. EN 禁止懸空

若不使用使能功能，將 EN 接 VIN（常開(kāi)）或 GND（常關(guān)）。若由 GPIO 控制，保證高電平 >1.0V，低電平 <0.4V。

3. OVP 電阻分壓

公式：VOVP=VFB×(1+RtopRbottom)VOVP?=VFB?×(1+Rbottom?Rtop??)，VFBVFB? 典型 1.2V

R_bottom 建議 10kΩ~47kΩ，電阻精度 1%

FB 走線要短，遠(yuǎn)離功率回路

4. 熱管理

SOT23-6 和 DFN2x2-8 封裝在 3A 以上電流時(shí)需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)散熱。推薦使用 DFN 封裝并充分焊接底部裸露焊盤(pán)（打 4~6 個(gè) 0.3mm 過(guò)孔到地平面）。

5. 封裝與 VCC 連接

SOT23-6：必須將 VCC（引腳5）連接到 VIN

DFN2x2-8：無(wú)需 VCC 引腳

五、方案對(duì)比與選型速查表

六、總結(jié)

SM5681 以 35mΩ 超低內(nèi)阻、<0.1μs 快響應(yīng)、可編程 OVP 閾值等優(yōu)勢(shì)，成為電子煙、汽車攝像頭、手機(jī)等設(shè)備的理想輸入保護(hù)方案。通過(guò)本文提供的三個(gè)具體電路設(shè)計(jì)及封裝連接說(shuō)明，工程師可以快速將其應(yīng)用到產(chǎn)品中，提升電源端口的魯棒性。

在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，請(qǐng)務(wù)必參考最新的數(shù)據(jù)手冊(cè)，并根據(jù)具體工作條件進(jìn)行熱測(cè)試和浪涌驗(yàn)證。希望這篇文章能為您的設(shè)計(jì)帶來(lái)幫助！

數(shù)據(jù)來(lái)源：泉州海川半導(dǎo)體公開(kāi)規(guī)格書(shū)SM5681 規(guī)格書(shū) v1.11

審核編輯 黃宇