RT1985/RT1986/RT1987 理想二極體保護開關：設計考量與應用範例

Shihchun Liu | AN089 June 2025

在現代電子系統中，高效的電源管理對於確保系統穩定運作與延長電池壽命至關重要。保護開關可簡化不同負載的電源控制與防護，已成為關鍵元件之一。與分離式MOSFET方案相比，整合型保護開關具有體積小、保護功能強、設計簡化等優勢。

立錡推出的 RT1985/RT1986/RT1987 是高效能理想二極體保護開關，專為現代電子系統中的 USB-C / Thunderbolt 電源傳輸、Docking Station、Power ORing 架構所設計。本篇應用筆記將介紹產品特性、應用案例與設計重點。

1 保護開關的關鍵功能特性

RT1985/RT1986/RT1987 具備低正向壓降、可調軟啟動、啟動短路保護及完整的異常防護功能，可有效簡化電源路徑管理設計並提升整體系統可靠性。相較於分離式 MOSFET 解決方案，RT1985/RT1986/RT1987 提供更小的封裝尺寸、更佳的整合性與更強的保護功能。

圖1. 保護開關的功能特性

1.1 電源控制（開關控制）

保護開關不需要機械性繼電器，即可簡單地實現負載的電源接通與斷開控制，有助於電源排序與動態功率管理。RT1985/RT1986/RT1987 透過主動高電位（active-high）的 EN 腳位，精準控制電源通路開啟時機。當 EN 為高電位且輸入電壓高於 UVLO 門檻時，電源通道會在給定的延遲時間後啟動，並具備可控的上升電壓斜率，確保上電過程穩定可靠。

圖2. 保護開關的啟用控制

1.2 可調式軟啟動與浪湧電流控制

許多保護開關透過控制閘極驅動電壓來實現內建軟啟動功能，讓輸出電壓與電流平滑上升。RT1985/RT1986/RT1987 支援外部軟啟動電容，設計者可透過軟啟動電容, 設計輸出電壓斜率並限制浪湧電流，避免對主電源線路造成干擾，特別適用於大電容負載系統。詳細設計建議請參考產品規格書。

圖3. 不具備浪湧電流控制的啟動

圖4. 具備浪湧電流控制的啟動

圖5. RT1985 的軟啟動測試結果

1.3 啟動短路保護 (SCP)

在啟動過程中，RT1985/RT1986/RT1987 會持續監控輸出電流。若偵測到異常的浪湧電流或硬短路（Hard Short），裝置將主動關閉輸出並在給定的延遲時間後自動重啟（Auto Retry），即使在故障條件下也能提供安全保護。

圖6. 以 MOSFET 作為保護開關的應用

圖7. 使用 RT1985/RT1986/RT1987 作為保護開關的應用

圖8. RT1985 啟動時遇短路與重新啟動的測試結果

1.4 反向電流阻斷

在多電源備援或 ORing 系統中，防止電流回流至輸入端是很重要的條件。RT1985/RT1986/RT1987 具備 Ideal Diode 真實反向電流阻斷（TRCB）功能，能穩定控制正向壓降並有效防止電流自 VOUT 回灌至 VIN，是實現多源供電應用的關鍵技術。

圖9. 從輸出端回灌至輸入端的反向電流阻斷

圖10. RT1985 反向電流阻斷保護測試結果

1.5 過電壓保護 (OVP)

RT1985/RT1986/RT1987 整合輸入過電壓保護功能，當輸入電壓超過閾值時，會自動切斷電源通路，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，能有效因應來自不穩定輸入源的電壓衝擊。

圖11. 輸入電壓過高時的過電壓保護機制

圖12. RT1985 過電壓保護測試結果

1.6 過溫關機保護

高階保護開關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，進一步提升系統可靠性。

圖13. 異常高溫狀況下的過溫保護機制

圖14. RT1985 過溫保護測試結果

1.7 低導通電阻 (20mΩ)

RT1985/RT1986/RT1987 採用先進工藝設計，將內部MOSFET導通電阻（R_ON）壓低至20mΩ，有效降低在傳輸高電流時所產生的功率損耗（P = I²R）。這不僅減少元件發熱，還能提高整體散熱效率。

1.8 極低靜態電流

RT1985/RT1986/RT1987 具備極低的靜態電流設計，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，適合應用於便攜式裝置（如筆電、平板）。

2 應用範例

2.1 USB-C / Thunderbolt Sink 電源應用

保護開關在 USB-C 與 Thunderbolt 應用中扮演關鍵角色，不僅提供電源控制功能，也可保護系統在動態功率協商過程中避免浪湧與反灌風險。RT1985 可同時管理 Sink 與 Source 電源路徑，應用於雙埠 USB PD 裝置中。

圖15. RT1985 應用於雙埠 USB PD 系統中的 Sink 與 Source 控制

註：上述系統圖僅供參考，實際應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 擴充底座Docking Station

在筆電與平板擴充底座設計中，保護開關可用於選擇性啟用各項 I/O 埠或週邊設備，提升系統功耗效率、降低待機損耗、實現故障隔離。

2.3 多電源 ORing 應用

具備真實反向電流阻斷能力的保護開關，能實現可靠的多電源 ORing 應用。無論是交流轉接器、電池或備援供電，皆可實現順暢切換，確保電源不中斷並提升系統穩定性。

3 結論

適當地整合保護開關可提升系統可靠性、簡化電源設計，並優化整體效能。在電源架構日益複雜的今天，保護開關已成為智慧電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、可調軟啟動、完整保護功能與小型封裝設計，是 USB-C、Docking Station 與 Power ORing 等高需求應用的理想選擇，協助設計者簡化開發流程、提升產品可靠度與使用者體驗。

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