Reglează curentul de supratensiune ori de câte ori este instalată o componentă și protejează de scurtcircuite și probleme de supracurent în timp ce componenta este utilizată.
Acest lucru permite substituirea componentelor, îmbunătățirilor sau întreținerii deteriorate fără a închide întregul sistem, care este esențial pentru sistemele de înaltă disponibilitate, cum ar fi serverele și întrerupătoarele de rețea.
Prezentare generală
În aplicațiile de swap la cald, funcția principală a TPS2471X este de a conduce în mod fiabil un MOSFET extern N-canal la 2,5 V la 18 V. Folosind sincronizarea defecțiunilor și limitările de curent reglabile, protejează alimentarea și încărcarea de la curent excesiv în timpul pornirii.
În plus, circuitul garantează că MOSFET extern rămâne în zona sa de operare sigură (SOA). Controlează și curentul. Mai mult, utilizând această sursă de alimentare cu schimb fierbinte, puteți acum să înlocuiți părțile defecte ale circuitului de încărcare, fără a fi nevoie să opriți puterea de intrare.
TPS24710/11/12/13 este un tip de controler care este ușor de utilizat. Este realizat să funcționeze cu tensiuni de la 2,5 V la 18 V și este ceea ce ei numesc un controler la cald și acest lucru înseamnă că este capabil să controleze în siguranță un MOSFET extern N-Channel.
De asemenea, putem vedea că are o limită de curent programabilă și un timp de eroare și acestea sunt acolo pentru a menține aprovizionarea și încărcarea în siguranță de prea mult curent atunci când pornim lucrurile.
După pornirea dispozitivului, lăsăm curenții să depășească limita preluată de utilizator, dar numai până când se va întâmpla un interval de timp care a fost programat. Cu toate acestea, dacă există evenimente de suprasarcină cu adevărat mari, vom deconecta imediat sarcina de la sursă.
Lucrul este că pragul de sens actual este scăzut este la 25mV și este foarte precis, astfel încât suntem capabili să folosim rezistențe de sens mai mici și funcționează mai bine, ceea ce înseamnă că există mai puțină putere pierdută, iar amprenta este mai mică.
În plus, limitarea puterii programabile se asigură că MOSFET extern funcționează întotdeauna în interiorul SOA de operare sigur.
Din această cauză suntem capabili să folosim MOSFET -uri care sunt mai mici, iar sistemul ajunge să fie mai fiabil. De asemenea, există puteri bune și ieșiri de eroare pe care le putem folosi pentru a păstra atenția asupra stării și a controla sarcina mai departe în linie.
Diagrama blocului funcțional
Detalii de pinut
| ÎN | 2 | 2 | I | Intrare logică activă pentru activarea dispozitivului. Se conectează la un divizor de rezistență. |
| Flt | - | 10 | Ieșire de scurgere deschisă (înalt activ) care semnalează o defecțiune de suprasarcină, ceea ce face ca MOSFET să se oprească. | |
| Fltb | 10 | - | Ieșire de scurgere deschisă (activ-scăzută) care indică o defecțiune de suprasarcină, oprind MOSFET. | |
| POARTĂ | 7 | 7 | Ieșire pentru conducerea poartă a unui MOSFET extern. | |
| GND | 5 | 5 | - | Conexiune la sol. |
| Afară | 6 | 6 | I | Monitorizează puterea MOSFET prin detectarea tensiunii de ieșire. |
| Pg | - | 1 | Ieșire de scurgere deschisă (activă înaltă) care indică starea de bună putere, pe baza tensiunii MOSFET. | |
| PGB | 1 | - | Ieșire de scurgere deschisă (activ-scăzută) care semnalează starea bună a puterii, determinată de tensiunea MOSFET. | |
| Prog | 3 | 3 | I | Setează disiparea maximă a puterii MOSFET prin conectarea unui rezistor de la acest pin la GND. |
| SENS | 8 | 8 | I | Intrare de detectare a curentului pentru monitorizarea tensiunii pe o rezistență de șunt între VCC și sens. |
| Cronometru | 4 | 4 | I/O. | Se conectează la un condensator pentru a defini durata de sincronizare a erorilor. |
| VCC | 9 | 9 | I | Furnizează putere și simțuri tensiune de intrare. |
Diagrama circuitului
Descrierea pinului
ÎN
Când aplicăm o tensiune de 1,35 V sau mai mult la acest pin anume, se pornește sau permite comutatorul pentru driverul de poartă.
Dacă adăugăm un divizor de rezistență externă, permite ca pin -ul să acționeze ca un monitor de subevaluare, urmărind nivelurile de tensiune.
Acum, dacă circulăm pinul, aducându -l scăzut și apoi înapoi, este ca și cum am lovi butonul de resetare pentru TPS24710/11/12/13, mai ales dacă s -a blocat anterior din cauza unei condiții de defecțiune.
Este important să nu lăsăm acest pin plutind, trebuie să fie conectat la ceva.
Flt
Pinul FLT este special pentru variantele TPS24712/13. Această ieșire activă de scurgere activă este într-o stare de impedanță mare atunci când TPS24712/13 a lucrat în limita curentă de prea mult timp, determinând expirarea cronometrului de eroare.
Modul în care acționează pinul FLT depinde cu adevărat de versiunea IC pe care o folosim. Pentru TPS24712 funcționează în modul blocare. Pe de altă parte, TPS24713 funcționează în modul de reîncărcare.
Când ne aflăm în modul blocare dacă se scurge cronometrul de eroare, oprește MOSFET-ul extern și păstrează pinul FLT într-o condiție de scurgere deschisă. Pentru a reseta acest mod blocat, putem circula fie cu pinul EN, fie VCC.
Acum, dacă suntem în modul de reîncercare, când cronometrul de eroare expiră, mai întâi oprește MOSFET extern. Apoi așteaptă șaisprezece cicluri ale cronometrului pentru a încărca și descărca.
După ce a așteptat încearcă să repornească. Tot acest proces continuă să se repete atâta timp cât vina este încă acolo. În modul de reîncercare, știftul FLT devine deschisă de fiecare dată când cronometrul de eroare dezactivează MOSFET extern.
Dacă avem o defecțiune continuă, forma de undă FLT se transformă într -o serie de impulsuri. Este demn de remarcat faptul că pinul FLT nu se activează dacă altceva dezactivează MOSFET -ul extern, cum ar fi En Pin, o oprire de depășire sau blocare subțire a UVLO. Dacă nu folosim acest pin, îl putem lăsa plutind.
Fltb
Pinul FLTB este special pentru TPS24710/11. Această ieșire activă de scurgere deschisă este scăzută atunci când TPS24710/11/12/13 a fost în limită curentă suficient de mult timp pentru ca cronometrul de eroare să spună „timpul este în creștere”.
Cum se comportă pinul FLTB depinde de versiunea IC pe care o folosim. TPS24710 funcționează în modul blocare în timp ce TPS24711 funcționează în modul de reîncărcare.
Dacă suntem în modul de blocare, un interval de timp de eroare va opri MOSFET extern și va menține pinul FLTB scăzut. Pentru a reseta modul de blocare, putem circula cu EN sau VCC. Dacă suntem în modul de reîncercare, un interval de timp de eroare va opri mai întâi MOSFET extern, atunci așteptați șaisprezece cicluri de încărcare și descărcare a cronometrului și apoi încercați să reporniți.
Acest întreg proces se va repeta atât timp cât este prezentă defectul. În modul de reîncercare, știftul FLTB este tras jos ori de câte ori cronometrul de defecțiune dezactivează MOSFET extern.
Dacă există o defecțiune continuă, forma de undă FLTB devine o serie de impulsuri. Rețineți că pinul FLTB nu se activează dacă MOSFET extern este dezactivat de o oprire de supraemperatură sau UVLO. Dacă nu folosim acest pin, acesta poate fi lăsat să plutească.
POARTĂ
Pinul de poartă este cu adevărat important, deoarece este modul în care conducem MOSFET -ul extern, spunându -i în esență ce să facă. Pentru a ajuta la aceasta, există o pompă de încărcare care oferă un curent de 30 µA. Acest curent suplimentar ajută MOSFET extern să funcționeze mai bine.
Pentru a vă asigura că tensiunea dintre poartă și sursă nu este prea mare și provoacă daune, există o clemă stabilită la 13,9 volți între poartă și VCC. Acest lucru este deosebit de important, deoarece VCC este de obicei foarte aproape de vout atunci când lucrurile funcționează normal.
Când pornim pentru prima dată un amplificator de transconductanță ajustează cu atenție tensiunea de poartă a unui MOSFET specific (M1). Acest lucru ajută la limitarea curentului de intrare, care este o creștere a curentului care se poate întâmpla atunci când porniți mai întâi ceva.
În acest timp, știftul de cronometru încarcă un condensator de cronometru (CT). Această limitare a curentului de intrare continuă până când diferența de tensiune dintre poartă și VCC trece pe un anumit punct numit tensiunea de activare a cronometrului. Această tensiune este de 5,9 volți când VCC este la 12 volți.
Odată ce diferența de tensiune trece peste acest prag, TPS24710/11/12/13 intră în ceea ce se numește modul de întrerupător.
Tensiunea de activare a cronometrului acționează ca un declanșator odată ce tensiunea lovește acel punct în care operația de intrare se oprește, iar cronometrul oprește să ofere curent și începe să o scufunde.
Acum, în modul Circuit-Breaker, urmărim în mod constant curentul care trece prin RSENSE și îl comparăm cu o limită bazată pe schema de limitare a puterii MOSFET (consultați Prog pentru mai multe detalii în acest sens).
Dacă curentul prin RSense trece peste această limită, MOSFET M1 va fi oprit pentru a -l proteja. Pinul de poartă poate fi de asemenea dezactivat în câteva situații specifice.
Poarta este trasă de o sursă curentă de 11 mA atunci când se întâmplă anumite condiții de eroare:
Cronometrul de eroare rămâne fără timp în timpul unei defecțiuni de curent de suprasarcină (când VSENSE trece peste 25 mV).
Tensiunea de tensiune scade sub nivelul său setat.
Tensiunea VVCC se află sub pragul de blocare sub tensiune (UVLO).
Dacă la ieșire există un scurtcircuit dur, poarta este trasă de o sursă de curent mult mai puternică pentru un timp foarte scurt (13,5 µs).
Acest lucru se întâmplă numai dacă diferența de tensiune între VCC și sens este mai mare de 60 MV, ceea ce ne spune că există o situație de oprire rapidă. După această oprire rapidă, un curent de 11 mA este utilizat pentru a menține opțiunea externă MOSFET.
În cele din urmă, dacă cipul devine prea fierbinte depășind pragul de închidere supra-temperatură, știftul de poartă este de asemenea dezactivat. Pinul de poartă va rămâne scăzut în modul de blocare pentru anumite versiuni ale cipului (TPS24710 și TPS24712). Pentru alte versiuni (TPS24711 și TPS24713) va încerca periodic să repornească.
Un lucru important de reținut, nu ar trebui să conectăm niciun rezistor extern direct de la pinul de poartă la sol (GND) sau de la pinul de poartă la ieșire (afară).
GND
Pinul GND este destul de simplu, este locul în care ne conectăm la pământul sistemului. Gândiți -vă la acesta ca la punctul de referință comun pentru toate tensiunile din circuit.
Afară
Pinul de ieșire este într -adevăr important pentru monitorizarea diferenței de tensiune între scurgere și sursa MOSFET extern, de asemenea, cunoscută sub numele de M1. Această citire a tensiunii este necesară atât pentru indicatorul de putere (PG/PGB), cât și pentru motorul care limitează puterea.
Ambele se bazează pe măsurători precise de la acest pin pentru a funcționa corect. Pentru a proteja știftul de orice vârfuri de tensiune negative potențial dăunătoare, ar trebui să folosim o diodă de prindere sau suficiente condensatoare.
Pentru situații în care există multă putere, vă sugerăm o diodă Schottky evaluată la 3 A și 40 V într -un pachet SMC ca o soluție bună de prindere.
De asemenea, trebuie să ocoliți pinul afară la GND folosind un condensator ceramic cu impedanță scăzută. Capacitatea acestui condensator ar trebui să fie undeva între 10 NF și 1 μF.
Pg
Pinul PG este special pentru componentele TPS24712/13. Această ieșire funcționează într-un mod activ, ceea ce înseamnă că este ridicat atunci când lucrurile sunt bune și sunt configurate ca un scurgere deschisă.
Acest lucru face ușor să vă conectați la convertoarele DC/DC sau la alte circuite de monitorizare.
Pinul PG intră într-o stare de impedanță mare, ceea ce înseamnă că este în esență deconectat atunci când tensiunea de scurgere la sursă a FET este sub 170 mV. Acest lucru se întâmplă după o scurtă întârziere de 3,4 milisecunde pentru a evita declanșatorii falși. În schimb, va scădea atunci când VDS trece peste 240 mV.
După ce VD-urile M1 crește, știftul PG merge într-o stare de impedanță scăzută, ceea ce înseamnă că este tras în mod activ după aceeași întârziere de 3,4 ms. Acest lucru se întâmplă atunci când poarta este trasă la GND din cauza oricăreia dintre aceste situații:
Detectăm o defecțiune curentă de suprasarcină care înseamnă v SENS este mai mare de 25 mV.
Există un scurtcircuit sever la ieșirea care provoacă v (V CC -sens) să fie mai mare de 60 mV, indicând că am ajuns la pragul de închidere rapidă.
Tensiunea la V ÎN picături sub pragul său setat.
Tensiunea la V VCC picături sub pragul de blocare sub tensiune (UVLO).
Temperatura matriței depășește pragul de închidere a temperaturii (OTSD).
Este important să vă amintiți că, dacă nu intenționați să utilizați pinul PG, îl puteți lăsa pur și simplu neconectat. Nu va afecta funcționarea restului circuitului.
PGB
Desemnăm pinul PGB special pentru dispozitivul TPS24710/11. Această ieșire particulară, în funcționarea sa, funcționează cu o configurație activă activă și o caracterizăm prin designul său de scurgere deschisă, pe care l -am conceput în mod specific, astfel încât să se poată conecta cu acele convertoare DC/DC sau circuite de monitorizare care sunt în aval de acesta.
Vedem că semnalul PGB face o tranziție, trecând la o stare scăzută odată ce observăm că scurgerea la tensiunea sursă (VDS) a tranzistorului cu efect de câmp (FET) scade la un nivel sub 170 mV, acest lucru se întâmplă după ce avem o întârziere de deglit care durează 3,4 milisecunde.
Pe de altă parte, revine înapoi, mergând la o stare de scurgere deschisă atunci când VDS depășește 240 mV. După ce vedem creșterea VD -urilor M1, ceva care apare atunci când poarta este trasă la sol în oricare dintre circumstanțele pe care le vom enumera mai jos, PGB intră apoi într -o stare de mare impedanță după ce am așteptat aceeași întârziere de 3,4 ms deglitch:
IC detectează o eroare de curent de suprasarcină atunci când vede că tensiunea VSsense depășește 25 mV.
Dacă IC constată că există un scurtcircuit de ieșire sever, poate spune deoarece citirea V (VCC - Sense) este mai mare de 60 mV, ceea ce ne spune că pragul de închidere rapidă a călătoriei a fost încălcat.
Observați că tensiunea se scade la un nivel sub pragul care a fost desemnat pentru aceasta.
Tensiunea VCC se scufundă, mergând sub pragul de blocare a tensiunii sub tensiune (UVLO).
Observați că temperatura matriței crește, depășind pragul de închidere a temperaturii peste (OTSD).
Este demn de remarcat faptul că putem lăsa acest pin neconectat dacă nu este nevoie să -l folosim.
Rezistor prog
Pentru a regla puterea maximă pe care o permitem în MOSFET M1 extern în timpul acestor condiții de intrare, trebuie să conectăm un rezistență programabilă (Prog) de la acest pin PGB la sol. Este crucial să evităm aplicarea oricărei tensiuni pe acest pin.
Dacă nu aveți nevoie de o limită de putere constantă, atunci ar trebui să folosiți un rezistență Prog care are o valoare de 4,99 kΩ. Pentru a determina care este puterea maximă, putem utiliza următoarea ecuație (1):
R Prog = 3125 / (p Lim * R SENS + 0,9 mV * V CC )
În scopul calculării limitei de putere pe baza unui RPROG care există deja, ar trebui să aplicăm următoarea ecuație PLIM (2), care este limita de putere permisă a MOSFET M1:
P Lim = 3125 / (r Prog * R SENS ) - (0,9 mV * V (V CC -Out)) / r SENS
În această formulă RSENSE este rezistența de monitorizare a curentului de încărcare care este conectată între pinul VCC și pinul de sens. De asemenea, RPROG este rezistența pe care o conectăm de la pinul Prog la GND.
Măsurăm atât RPROG cât și RSENSE în ohmi și măsurăm PLIM în watt. Determinăm PLIM, analizând tensiunea termică maximă admisă a MOSFET M1 pe care o putem găsi folosind o altă ecuație:
P Lim <(T J (Max) - T. C (max) ) / R Θjc (max )
