Jis reguliuoja viršįtampio srovę, kai tik montuojamas komponentas, ir apsaugo nuo trumpų jungčių ir perteklinių problemų, kol naudojamas komponentas.
Tai leidžia pakeisti pažeistus komponentus, patobulinimus ar priežiūrą, neužpildant visos sistemos, tai yra labai svarbi didelio prieinamumo sistemoms, tokioms kaip serveriai ir tinklo jungikliai.
Apžvalga
Taikant „Hot-Wap“, pagrindinė TPS2471X funkcija yra patikimai vairuoti išorinį N kanalo MOSFET esant 2,5 V-18 V. Naudojant gedimo laiką ir reguliuojamus srovės apribojimus, jis apsaugo tiekimą ir apkrovą nuo per didelės srovės paleidimo metu.
Be to, grandinė garantuoja, kad išorinis MOSFET yra saugioje darbo vietoje (SOA). Tai taip pat kontroliuoja inksto srovę. Be to, naudodamiesi šiuo karšto apsikeitimo maitinimo šaltiniu, dabar galite pakeisti sugedusias apkrovos grandinės dalis, nereikia išjungti įvesties energijos.
TPS24710/11/12/13 yra valdiklio rūšis, kurią mums lengva naudoti. Jis yra skirtas dirbti su 2,5 V iki 18 V įtampomis. Tai yra tai, ką jie vadina karšto šurmulio valdikliu, ir tai reiškia, kad jis gali saugiai valdyti išorinį N-kanalo MOSFET.
Taip pat galime pastebėti, kad jis turi programuojamą dabartinę ribą ir gedimų laiką, ir tai yra, kad tiekimas ir apkrova apsaugotų nuo per daug srovės, kai pradedame reikalus.
Pradėjus įrenginį, mes leidome srovėms peržengti ribą, kurią pasirinko vartotojas, tačiau tik tol, kol įvyks užprogramuotas laikas. Tačiau jei yra tikrai didelių perkrovos įvykių, mes nedelsdami atjungsime krovinį nuo šaltinio.
Reikalas yra tai, kad dabartinė pojūčio slenkstis yra žemas, jis yra 25 mv ir yra labai tikslus, todėl mes galime naudoti mažesnius ir geriau dirbti jutimo rezistorius, o tai reiškia, kad prarasta mažiau galios, o pėdsakas yra mažesnis.
Be to, programuojamas galios ribojimas užtikrina, kad išorinis MOSFET visada veikia savo saugioje darbo vietoje SOA.
Dėl šios priežasties mes galime naudoti mažesnes MOSFET, o sistema baigiasi patikimesne. Taip pat yra „Power Good“ ir gedimų išėjimų, kuriuos galime panaudoti, kad stebėtume būseną ir valdytume apkrovą toliau.
Funkcinė bloko schema
Išsami informacija
| Į | 2 | 2 | I | Aktyvios aukštos logikos įvestis įjungti įrenginį. Jungiasi prie rezistoriaus daliklio. |
| Flt | - | 10 | Atviro nutekėjimo išėjimas (aktyvioji aukšta), signalizuojanti apie perkrovos gedimą, todėl MOSFET išsijungia. | |
| FLTB | 10 | - | Atviro nutekėjimo išvestis (aktyvus-žemas), nurodantis perkrovos gedimą, išjungdamas MOSFET. | |
| Vartai | 7 | 7 | Išvestis, kaip vairuoti išorinio MOSFET vartus. | |
| GND | 5 | 5 | - | Žemės ryšys. |
| OUT | 6 | 6 | I | Stebi MOSFET galią, juntant išėjimo įtampą. |
| PG | - | 1 | Atviro nutekėjimo išėjimas (aktyvioji aukšta), nurodanti gerą galią, remiantis MOSFET įtampa. | |
| PGB | 1 | - | Open Drain išėjimas (aktyvusis žemas), kuris signalizuoja gerą galios būseną, nustatoma pagal MOSFET įtampą. | |
| Prog | 3 | 3 | I | Nustato maksimalų MOSFET galios išsklaidymą, prijungdamas rezistorių iš šio kaiščio į GND. |
| Jausmas | 8 | 8 | I | Dabartinis jutimo įvestis stebėjimo įtampai per šunto rezistorių tarp VCC ir Sense. |
| Laikmatis | 4 | 4 | I/o | Jungiasi su kondensatoriumi, kad apibrėžtų gedimo laiko trukmės. |
| VCC | 9 | 9 | I | Tiekia galią ir jungiasi įėjimo įtampą. |
Grandinės schema
PIN kodo aprašymas
Į
Kai šiam konkrečiam EN kaiščiui pritaikome 1,35 V ar daugiau įtampą, ji įjungia arba įgalina vartų tvarkyklės jungiklį.
Jei pridėsime išorinį rezistoriaus daliklį, jis leidžia EN kaiščiui veikti kaip apatinis įtampos monitorius, stebint įtampos lygį.
Dabar, jei padidiname EN kaištį, atnešdami jį žemai, o tada atgal aukštai, tai yra tarsi mes paspausime iš naujo nustatymo mygtuką TPS24710/11/12/13, ypač jei jis anksčiau buvo užfiksuotas dėl gedimo sąlygos.
Svarbu, kad nepaliktume šio kaiščio plūduriuojančio, jį reikia sujungti su kažkuo.
Flt
FLT kaištis skirtas TPS24712/13 variantams. Šis aktyvaus aukščio atviro nutekėjimo išėjimas patenka į didelio stiliaus būseną, kai TPS24712/13 dirba dabartine riba, kad per ilgas ir dėl to galiojo gedimo laikmatis.
Tai, kaip veikia FLT kaištis, iš tikrųjų priklauso nuo to, kurią IC versiją naudojame. TPS24712 jis veikia užrakto režimu. Kita vertus, TPS24713 veikia bandymo režimu.
Kai mes naudojame fiksavimo režimą, jei pasibaigs gedimo laikmatis, jis išjungia išorinį MOSFET ir išlaiko FLT kaištį atviro nutekėjimo sąlygomis. Norėdami iš naujo nustatyti šį užfiksuotą režimą, galime važiuoti „EN PIN“ arba „VCC“.
Dabar, jei mes naudojame bandymo režimą, kai gedimo laikmatis pasibaigia, pirmiausia išjungiama išorinė MOSFET. Tada laukia šešiolika laikmačio ciklų, kad įkrautų ir išleistų.
Laukęs bando iš naujo pradėti. Visas šis procesas nuolat kartojasi tol, kol gedimas vis dar yra. Atliekant režimą, FLT kaištis tampa atidarytas bet kuriuo metu, kai gedimo laikmatis išjungia išorinį MOSFET.
Jei turime nuolatinį gedimą, FLT bangos forma virsta impulsų serija. Verta paminėti, kad FLT kaištis neaktyvina, jei kažkas kitas išjungia išorinį MOSFET, pavyzdžiui, „En Pet“ perpildytą išjungimą ar UVLO apatinę užrakto lokautą. Jei nenaudojame šio kaiščio, galime palikti jį plūduriuojantį.
FLTB
FLTB kaištis skirtas TPS24710/11. Šis aktyvaus ir žemo nutolimo išvestis maža, kai TPS24710/11/12/13 buvo pakankamai ilgai, kad gedimo laikmatis galėtų pasakyti: „Laikas yra padidėjęs“.
Tai, kaip elgiasi FLTB kaištis, priklauso nuo mūsų naudojamos IC versijos. TPS24710 veikia užrakto režimu, o TPS24711 veikia bandymo režimu.
Jei būsime fiksavimo režime, gedimo laikas išjungs išorinį MOSFET ir laikys žemą FLTB kaištį. Norėdami iš naujo nustatyti skląsčio režimą, galime padidinti EN arba VCC. Jei mes vėl naudojame režimą, gedimo laikas pirmiausia išjungs išorinį MOSFET, tada palaukite šešiolikos laikmačio įkrovimo ir iškrovimo ciklų, o tada pabandykite paleisti iš naujo.
Visas šis procesas pasikartos tol, kol bus gedimas. Atliekant režimą, FLTB kaištis ištraukiamas žemai, kai gedimo laikmatis išjungia išorinę MOSFET.
Jei yra nuolatinis gedimas, FLTB bangos forma tampa impulsų serija. Atminkite, kad FLTB kaištis neaktyvina, jei išorinis MOSFET išjungtas EN perpildymo išjungimas ar UVLO. Jei nenaudojame šio kaiščio, jis gali būti paliktas plūduriuojantis.
Vartai
Vartų kaištis yra tikrai svarbus, nes būtent taip mes vairuojame išorinį MOSFET, iš esmės nurodantį, ką daryti. Norėdami tai padėti, yra įkrovos siurblys, kuris suteikia 30 µA srovę. Ši papildoma srovė padeda išorinei MOSFET veikti geriau.
Norint įsitikinti, kad įtampa tarp vartų ir šaltinio nėra per daug, ir pažeisti pažeidimą, tarp vartų ir VCC yra 13,9 volto nustatytas spaustukas. Tai ypač svarbu, nes VCC paprastai yra labai artimas VOUT, kai viskas veikia normaliai.
Kai pirmą kartą pradedame transklaidininko stiprintuvą, atsargiai sureguliuojate konkretaus MOSFET vartų įtampą (M1). Tai padeda apriboti inksto srovę, kuri yra srovės antplūdis, kuris gali nutikti, kai pirmiausia ką nors įjungiate.
Per tą laiką laikmačio kaištis įkrauna laikmačio kondensatorių (CT). Šis ribotos instaliacijos srovės ribojimas tęsiasi tol, kol įtampos skirtumas tarp vartų ir VCC viršija tam tikrą tašką, vadinamą laikmačio aktyvacijos įtampa. Ši įtampa yra 5,9 voltų, kai VCC yra 12 voltų.
Kai įtampos skirtumas pereina per šią ribą, TPS24710/11/12/13 patenka į vadinamąjį grandinės pertraukiklio režimą.
Laikmačio aktyvavimo įtampa veikia kaip trigeris, kai įtampa pataiko į tai, kad nustoja operacija, o laikmatis nustoja užtikrinti srovę ir pradeda ją nuskandinti.
Dabar „Circuit-Dreaker“ režime mes nuolat stebime, kaip srovė eina per „Rsense“ ir palygina ją su riba, pagrįsta MOSFET galios ribų schema (jei norite gauti daugiau informacijos apie tai).
Jei srovė per „Rsense“ peržengia šią ribą, „MOSFET M1“ bus išjungta, kad ją apsaugo. Vartų kaištį taip pat galima išjungti keliose konkrečiose situacijose.
Vartus nuleidžia 11-MA srovės šaltinis, kai įvyksta tam tikros gedimo sąlygos:
Gedimo laikmatis baigsis perkrovos srovės gedimą (kai „VSENSE“ viršija 25 mv).
Įtampos VEN nukrenta žemiau nustatyto lygio.
Įtampos VVCC yra žemiau potvynio lokauto (UVLO) slenksčio.
Jei išėjimo metu yra kietas trumpas jungimas, vartai labai trumpą laiką nusitraukia daug stipresnį 1 srovės šaltinį (13,5 µs).
Tai atsitinka tik tuo atveju, jei VCC ir Sense įtampos skirtumas yra didesnis nei 60 mV, kuris mums sako, kad yra greito kelionės išjungimo situacija. Po šio greito išjungimo naudojama 11-MA srovė, kad išorinis MOSFET būtų išjungtas išorinis MOSFET.
Galiausiai, jei lustas per karštas viršija per didelę išjungimo slenkstį, vartų kaištis taip pat išjungtas. Vartų kaištis bus žemas fiksavimo režime tam tikroms lusto versijoms (TPS24710 ir TPS24712). Kitoms versijoms (TPS24711 ir TPS24713) ji periodiškai bandys iš naujo paleisti.
Vienas svarbus dalykas, kurį reikia atsiminti, neturėtume prijungti jokio išorinio rezistoriaus tiesiai iš vartų kaiščio prie žemės (GND) arba nuo vartų kaiščio į išvestį (išėjimo).
GND
GND kaištis yra gana paprastas, kur mes jungiamės prie sistemos žemės. Pagalvokite apie tai kaip bendrą visos grandinės įtampos atskaitos tašką.
OUT
Išorinis kaištis yra tikrai svarbus stebint įtampos skirtumą tarp išorinio MOSFET kanalizacijos ir šaltinio, dar žinomo kaip M1. Šis įtampos rodmuo yra būtinas tiek galingam indikatoriui (PG/PGB), tiek su galia ribojančiu varikliu.
Abu remiasi tiksliais šio kaiščio matavimais, kad tinkamai veiktų. Norėdami apsaugoti išorinį kaištį nuo bet kokio potencialiai žalingo neigiamos įtampos smaigalių, turėtume naudoti užsegimo diodą arba pakankamai kondensatorių.
Tais atvejais, kai yra daug galios, mes siūlome SCOTTKY diodą, įvertintą 3 A ir 40 V, SMC pakuotėje kaip geras spaustuko sprendimas.
Mes taip pat turime apeiti išorinį kaištį iki GND, naudodamiesi mažo varžybos keramikos kondensatoriumi. Šio kondensatoriaus talpa turėtų būti nuo 10 NF iki 1 μF.
PG
PG kaištis skirtas TPS24712/13 komponentams. Šis išvestis veikia aktyvaus aukščio režimu, tai reiškia, kad jis padidėja, kai viskas gerai, ir yra nustatytas kaip atviras nuvalymas.
Tai leidžia lengvai prisijungti prie DC/DC keitiklių ar kitų stebėjimo grandinių.
PG kaištis patenka į didelio varžos būseną, o tai reiškia, kad jis iš esmės atjungtas, kai FET nutekėjimo iki šaltinio įtampa siekia žemiau 170 mV. Tai atsitinka po trumpo 3,4 milisekundžių vėlavimo, kad būtų išvengta klaidingų trigerių. Ir atvirkščiai, jis pakils žemai, kai VDS viršys 240 mV.
Padidėjus M1 VDS, PG kaištis patenka į mažos varžos būseną, tai reiškia, kad jis aktyviai traukiamas žemai po to paties 3,4 ms delsimo. Tai atsitinka, kai vartai ištraukiami į GND dėl bet kurios iš šių situacijų:
Aptinkame perkrovos srovės gedimą, kuris reiškia v Jausmas yra didesnis nei 25 mV.
Išėjimo metu yra sunkus trumpas jungimas, sukeliantis v (v Cc -pojūtis) būti didesnis nei 60 mV, rodantis, kad mes pasiekėme greito kelio išjungimo slenkstį.
Įtampa ties v Į krito žemiau savo nustatyto slenksčio.
Įtampa ties v VCC krito žemiau potvynio lokauto (UVLO) slenksčio.
Štampo temperatūra viršija per didelę išjungimo (OTSD) slenkstį.
Svarbu atsiminti, kad jei neplanuojate naudoti PG kaiščio, galite tiesiog palikti jį nesusijusį. Tai neturės įtakos likusios grandinės veikimui.
PGB
Mes paskirsime PGB PIN kodą, skirtą TPS24710/11 įrenginiui. Šis konkretus išėjimas, veikiantis, veikia su aktyvia maža konfigūracija, ir mes apibūdiname ją pagal atvirą kanalizacijos konstrukciją, kurią mes konkrečiai pagaminome, kad ji galėtų susisiekti su tais DC/DC keitikliais ar stebėjimo grandinėmis, kurios yra pasroviui nuo jos.
Matome, kad PGB signalas pereina, pereinant į žemą būseną, kai pastebime, kad lauko efekto tranzistoriaus (FET) nutekėjimas į šaltinio įtampą (VDS) sumažėja iki lygio, mažesnio nei 170 mV, tai atsitinka po to, kai mes vėluojame, kuris trunka 3,4 milisekundžių.
Kita vertus, jis grįžta atgal, eidamas į atvirą kanalizacijos būseną, kai VDS viršija 240 mV. Pamatę, kad M1 VDS padidėja, tai įvyksta, kai vartai nustumiami į žemę bet kuriomis aplinkybėmis, kurias išvardysime žemiau, PGB tada patenka į didelės varžos būseną, kai laukėme to paties 3,4 ms Degllich vėlavimo:
IC nustato perkrovos srovės gedimą, kai mato, kad VSENSE įtampa viršija 25 mV.
Jei IC nustato, kad yra sunkus išėjimo trumpas jungimas, jis gali pasakyti, nes V (VCC - Sense) rodmuo yra didesnis nei 60 mV, o tai mums sako, kad greito kelionės išjungimo slenkstis buvo pažeistas.
Atkreipkite dėmesį, kad įtampos VEN sumažėja iki lygio žemiau jai skirtos slenksčio.
VCC įtampos sumažėjimas, einantis žemiau įtampos lokauto (UVLO) slenksčio.
Atkreipkite dėmesį, kad štampo temperatūra pakyla, viršijant per didelę temperatūros išjungimo (OTSD) slenkstį.
Verta paminėti, kad šį kaištį galime palikti nesusijusius, jei mums nereikia jo naudoti.
Prog rezistorius
Norėdami sureguliuoti maksimalią galią, kurią mes leidžiame išoriniame MOSFET M1 per tomis įsibrovimo sąlygomis, turime prijungti programuojamą (prog) rezistorių iš šio PGB į žemę. Labai svarbu, kad vengtume pritaikyti bet kokią įtampą šiam kaiščiui.
Jei jums nereikia pastovios galios ribos, tada turėtumėte naudoti Prog rezistorių, kurio vertė yra 4,99 kΩ. Norėdami nustatyti, kokia yra maksimali galia, galime naudoti šią lygtį (1):
R Prog = 3125 / (p Lim * R Jausmas + 0,9 mV * v Cc )
Norėdami apskaičiuoti galios ribą, remiantis jau egzistuojančia RPROG, turėtume taikyti šią PLIM lygtį (2), kuri yra leidžiama MOSFET M1 galios riba:
P Lim = 3125 / (r Prog * R Jausmas ) - (0,9 mV * v (v Cc -Out)) / r Jausmas
Šioje formulėje „Rsense“ yra apkrovos srovės stebėjimo rezistorius, sujungtas tarp VCC kaiščio ir „Sense Pet“. Be to, RPROG yra rezistorius, kurį mes jungiame iš Prog kaiščio į GND.
Mes išmatuojame ir RPROG, ir RSENSE omuose, ir išmatuojame Plim vatuose. Mes nustatome PLIM, žiūrėdami į maksimalų leidžiamą MOSFET M1 šiluminį įtempį, kurį galime rasti naudodami kitą lygtį:
P Lim <(T J (maks.) - T. C (maks.) ) / R Θjc (maks )
