SM5681过压保护芯片：三大终端应用方案全解析

在便携电子设备、车载电子及消费电子设计中，输入电源端口的过压保护（OVP）是保障系统可靠性的关键一环。今天为大家介绍一款高性能、低内阻的过压保护芯片——SM5681，并结合实际应用场景，给出可直接落地的设计方案。

一、SM5681 核心亮点

SM5681 是一款最高支持 30V 输入电压的 OVP 器件，导通内阻低至 35mΩ，具备以下突出特性：

超快响应：输入浪涌发生时，关断时间 <0.1μs，有效保护后端敏感电路

可编程保护阈值：通过外部电阻分压，OVP 电压可在 3.5V~15V 范围内任意设置；FB 引脚悬空时默认 6.1V

使能控制：EN 引脚支持高/低电平开关，可配合主控或机械按键实现电源通断

低功耗：待机电流 <150μA，关断模式下漏电仅 10μA

小封装：提供 SOT23-6 和 DFN2x2-8 两种封装，适合空间受限的便携产品

无论是电子烟、汽车摄像头还是手机充电端口，SM5681 都能为您的产品提供简洁可靠的过压保护方案。

二、封装与 VCC 引脚重要说明

SM5681 的两种封装在供电连接上有区别，请根据所选封装按下表处理：

典型做法（SOT23-6）：

在 PCB 上将 VCC 与 VIN 直接短接

建议在 VCC 引脚附近增加一个 0.1μF~1μF 旁路电容（非强制，但有利于高频去耦）

注：本文以下所有方案原理图均以 DFN 封装为例（无 VCC 引脚）。若您使用 SOT23-6，请务必在电路中增加 VCC→VIN 的连接。

三、典型应用方案

方案一：电子烟 – 充电过压保护与按键开关

需求分析
电子烟通过 USB 接口为内部锂电池充电。用户可能误插 9V/12V 快充适配器，导致充电 IC 烧毁。同时需要低待机功耗和按键控制。

电路设计

采用 FB 悬空，OVP 默认为 6.1V（实际范围 5.8~6.4V），超过该电压后 SM5681 在 0.1μs 内切断输出

EN 引脚通过 100kΩ 下拉到地，同时接一个机械按键到 VIN。按下按键时 EN 为高电平，芯片开启；松开后 EN 被拉低，芯片关断

若产品已有 MCU，可直接用 GPIO 控制 EN，实现长按开机等复杂逻辑

关键元件

VIN 对地：10μF/16V 陶瓷电容

VOUT 对地：1μF/10V 陶瓷电容

EN 下拉电阻：100kΩ

实测数据

1A 充电电流下，SM5681 压降 <50mV，几乎无效率损失

关断模式下整机漏电 <10μA，满足电子烟长待机要求

方案二：汽车摄像头 – 12V 系统抛负载保护

需求分析
汽车 12V 电源系统正常电压为 9~16V，但抛负载瞬态脉冲（ISO 7637-2 5a）峰值可达 87V。摄像头内部的 DC-DC 或 LDO 通常耐压不超过 24V，需要前端 OVP 快速切断。

电路设计

使用电阻分压设置 OVP 阈值为 15V（R_top=115kΩ，R_bottom=10kΩ，1%精度）

在 SM5681 的 VIN 前增加 1Ω/2W 串联电阻 和 SMBJ18A TVS 管，将抛负载脉冲钳位至 29.2V 以下，确保 SM5681 输入电压不超过 30V 的绝对最大值

EN 直接接 VIN（常开），或由车身控制器控制

元件选型

TVS：SMBJ18A（击穿电压 20V，最大钳位 29.2V）

串联电阻：1Ω/2W 绕线电阻或浪涌型厚膜电阻（可承受短时大功率）

分压电阻：115kΩ + 10kΩ，1% 精度

验证结果

正常工作时，摄像头电流 <0.5A，串联电阻压降 <0.5V，不影响后端供电

施加 ISO 7637-2 脉冲 5a（87V），SM5681 输入端实测峰值 <29V，芯片安全，输出在超过 15V 时及时关断

方案三：手机/平板 USB 端口过压保护

需求分析
USB VBUS 可能因充电器故障或快充协议异常输出 9V/12V/20V。手机充电 IC 耐压通常为 6.5V 或 12V，需要前端 OVP 保护。

电路设计

若充电 IC 耐压 ≤6.5V：FB 悬空，OVP = 6.1V

若充电 IC 耐压 ≥12V：可设 OVP = 10V（R_top=73.2kΩ，R_bottom=10kΩ）

EN 由主控 GPIO 控制，高电平开启

封装推荐 DFN2x2-8，底部焊盘良好接地以利散热

热设计注意事项
SM5681 最大持续电流受封装热阻限制。以 θJA=100°C/W 保守计算：

3A 持续电流 → 功耗 0.315W → 温升 31.5°C，安全

5A 持续电流 → 功耗 0.875W → 温升 87.5°C，可能超过芯片热关断阈值

建议：持续充电电流控制在 3A 以内；若需支持 4A~5A，必须加强 PCB 散热（大面积覆铜、过孔阵列）并实测验证。

四、设计通用规则

无论哪种应用，请遵循以下设计要点：

1. 电容必不可少

VIN 对地必须放置 10μF 陶瓷电容，VOUT 对地必须放置 1μF 陶瓷电容，且紧靠芯片引脚。耐压需高于输入/输出电压的 1.2 倍。

2. EN 禁止悬空

若不使用使能功能，将 EN 接 VIN（常开）或 GND（常关）。若由 GPIO 控制，保证高电平 >1.0V，低电平 <0.4V。

3. OVP 电阻分压

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

R_bottom 建议 10kΩ~47kΩ，电阻精度 1%

FB 走线要短，远离功率回路

4. 热管理

SOT23-6 和 DFN2x2-8 封装在 3A 以上电流时需谨慎设计散热。推荐使用 DFN 封装并充分焊接底部裸露焊盘（打 4~6 个 0.3mm 过孔到地平面）。

5. 封装与 VCC 连接

SOT23-6：必须将 VCC（引脚5）连接到 VIN

DFN2x2-8：无需 VCC 引脚

五、方案对比与选型速查表

六、总结

SM5681 以 35mΩ 超低内阻、<0.1μs 快响应、可编程 OVP 阈值等优势，成为电子烟、汽车摄像头、手机等设备的理想输入保护方案。通过本文提供的三个具体电路设计及封装连接说明，工程师可以快速将其应用到产品中，提升电源端口的鲁棒性。

在实际开发中，请务必参考最新的数据手册，并根据具体工作条件进行热测试和浪涌验证。希望这篇文章能为您的设计带来帮助！

数据来源：泉州海川半导体公开规格书SM5681 规格书 v1.11

审核编辑 黄宇