RT1985/RT1986/RT1987 理想二極體保护开关：设计考量與應用範例

Shihchun Liu | AN089 June 2025

在現代電子系统中，高效的电源管理對於確保系统稳定運作與延長電池壽命至關重要。保护开关可簡化不同負載的电源控制與防護，已成為關鍵器件之一。與分離式MOSFET方案相比，整合型保护开关具有體積小、保護功能強、设计簡化等優勢。

立錡推出的 RT1985/RT86/RT198197 是高效能理想二極體保护开关，專為現代電子系统中的 USB-C / Thunderbolt 电源传输、Docking Station、Power ORing 架構所设计。本篇应用筆記將介紹產品特性、应用案例與设计重點。

1 保护开关的關鍵功能特性

RT1985/RT1986/RT1987 具備低正向压降、可調软启动、启动短路保護及完整的异常防護功能，可有效簡化电源路徑管理设计並提升整體系统可靠性。相較於分離式 MOSFET 解決方案，RT1985/RT1986/RT1987 提供更小的封装尺寸、更佳的整合性與更強的保護功能。

圖1. 保护开关的功能特性

1.1 电源控制（開關控制）

保护开关不需要機械性繼電器，即可簡單地實現負載的电源接通與斷開控制，有助於电源排序與動態功率管理。RT1985/RT1986/RT1987 透過主动高电位（active-high）的 EN 引脚，精準控制电源通路開啟時機。當 EN 為高電位且輸入电压高於 UVLO 門檻時，电源通道會在給定的延遲時間後启动，並具備可控的上升电压斜率，確保上電過程稳定可。

圖2. 保护开关的啟用控制

1.2 可调式软启动與浪涌电流控制

許多保护开关透過控制閘極驅動电压來實現內建软启动功能，讓輸出电压與电流平滑上升。RT1985/RT1986/RT1987 支援外部软启动電容，设计者可透過软启动電容, 設計輸出电压斜率並限制浪涌电流，避免對主电源线路造成干擾，特別適用於大電容負載系统。詳細设计建议請參考產品規格書。

圖3. 不具備浪涌电流控制的启动

圖4. 具備浪涌电流控制的启动

圖5. RT1985 的软启动测试結果

1.3 启动短路保護 (SCP)

在启动過程中，RT1985/RT1986/RT1987 會持續監控輸出电流。若偵測到异常的浪涌电流或硬短路（Hard Short），裝置將主動關閉輸出並在給定的延遲時間後自動重启（Auto Retry），即使在故障條件下也能提供安全保護。

圖6. 以 MOSFET 作為保护开关的應用

圖7. 使用 RT1985/RT1986/RT1987 作為保护开关的應用

圖8. RT1985 启动時遇短路與重新启动的测试結果

1.4 反向电流阻斷

在多电源備援或 ORing 系统中，防止电流回流至輸入端是很重要的條件。RT1985/RT1986/RT1987 具備 Ideal Diode 真實反向电流阻斷（TRCB）功能，能稳定控制正向压降並有效防止电流自 VOUT 回灌至 VIN，是實現多源供電应用的關鍵技術。

圖9. 從輸出端回灌至輸入端的反向电流阻斷

圖10. RT1985 反向电流阻斷保護测试結果

1.5 過电压保護 (OVP)

RT1985/RT1986/RT1987 整合輸入過电压保護功能，當輸入电压超過閾值時，會自動切斷电源通路，避免下游電路受損。此功能特別適用於 USB-C 與多源供電架構，能有效因應來自不稳定輸入源的电压衝擊。

圖11. 輸入电压過高時的過电压保護機制

圖12. RT1985 過电压保護测试結果

1.6 过温關機保護

高階保护开关通常內建溫度監控機制。當晶片溫度超過安全閾值（約 140°C）時，RT1985/RT1986/RT1987 會自動關閉輸出，並啟動錯誤提示，以防止永久性損壞，進一步提升系统可靠性。

圖13. 异常高温狀況下的过温保護機制

圖14. RT1985 过温保護测试結果

1.7 低導通電阻 (20mΩ)

RT1985/RT1986/RT1987 採用先進工藝设计，將內部MOSFET导通電阻 (R_ON) 壓低至20mΩ，降低在传输高电流時所產生的功率損耗 (P = I²R)。這不僅減少器件發熱，還能提高整體散熱效率。

1.8 極低靜態電流

RT1985/RT1986/RT1987 具備極低的静态电流设计，意味著在無負載或輕負載條件下，IC 本身的耗電量極低，進一步優化整機功耗表現，延長電池使用，適合应用於便攜式裝置（如筆電、平板）。

2 应用範例

2.1 USB-C / Thunderbolt Sink 电源應用

保护开关在 USB-C 與 Thunderbolt 应用中扮演關鍵角色，不僅提供电源控制功能，也可保護系统在動態功率協商過程中避免浪涌與反灌風險。RT1985 可同時管理 Sink 與 Source 电源路徑，应用於雙埠 USB PD 裝置中。

圖15. RT1985 应用於雙埠 USB PD 系统中的 Sink 與 Source 控制

註：上述系统图僅供參考，實際应用需依照產品規格調整。若需協助，請聯繫立錡業務窗口。

2.2 扩展底座 Docking Station

在筆電與平板扩展底座设计中，保护开关可用於選擇性啟用各項 I/O 埠或周边設備，提升系统功耗效率、降低待機損耗、實現故障隔離。

2.3 多电源 ORing 應用

具備真實反向电流阻斷能力的保护开关，能實現可靠的多电源 ORing 应用。無論是交流轉接器、電池或備援供電，皆可實現順暢切換，確保电源不中斷並提升系统稳定性。

3 結論

適當地整合保护开关可提升系统可靠性、簡化电源设计，並優化整體效能。在电源架構日益複雜的今天，保护开关已成為智慧电源管理中不可或缺的一環。RT1985/RT1986/RT1987 結合理想二極體反向阻斷、可調软启动、完整保護功能與小型封装设计，是 USB-C、Docking Station 與 Power ORing 等高需求应用的理想選擇，協助设计者簡化開發流程、提升產品可靠度與使用者體驗。

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