Reguluje prąd przypływowy za każdym razem, gdy komponent jest zainstalowany i chroni przed zwarciami i problemami nadprądowymi, gdy komponent jest używany.
Umożliwia to zastąpienie uszkodzonych komponentów, ulepszeń lub konserwacji bez wyłączania całego systemu, który ma kluczowe znaczenie dla systemów o wysokiej dostępności, takich jak serwery i przełączniki sieciowe.
Przegląd
W aplikacjach GOM-SWAP podstawową funkcją TPS2471X jest niezawodne napędzanie zewnętrznego MOSFET w kanale N od 2,5 V do 18 V. Za pomocą pomiaru błędów i regulowanych ograniczeń prądowych zabezpiecza zasilanie i obciążenie z nadmiernego prądu podczas uruchamiania.
Dodatkowo obwód gwarantuje, że zewnętrzny MOSFET pozostaje w bezpiecznym obszarze operacyjnym (SOA). Kontroluje również prąd rozdzielowy. Ponadto przy użyciu tego zasilacza Hot Swap możesz teraz wymienić wadliwe części obwodu obciążenia bez konieczności wyłączania mocy wejściowej.
TPS24710/11/12/13 jest rodzajem kontrolera, który jest dla nas łatwy w użyciu. Jest stworzony do pracy z napięciami od 2,5 V do 18 V i nazywają to kontrolerem gorącym, co oznacza, że jest w stanie bezpiecznie kontrolować zewnętrzny MOSFET w kanale N.
Widzimy również, że ma on programowalny limit prądu i czas uszkodzenia, a one są tam, aby zapewnić bezpieczeństwo zasilania i obciążenia przed zbyt dużym prądem, gdy zaczynamy.
Po uruchomieniu urządzenia pozwalamy, aby prądy przekroczyły limit wybrany przez użytkownika, ale tylko do momentu zaprogramowanego limitu czasu. Jeśli jednak naprawdę pojawią się duże zdarzenia przeciążenia, natychmiast odłączymy obciążenie od źródła.
Chodzi o to, że obecny próg zmysłowy jest niski, ma 25 mV i jest bardzo dokładny, więc jesteśmy w stanie użyć oporu sensownego, które są mniejsze i działają lepiej, co oznacza, że jest mniej utraty mocy, a ślad jest mniejszy.
Ponadto programowalne ograniczenie zasilania zapewnia, że zewnętrzny MOSFET zawsze pracuje w bezpiecznym obszarze operacyjnym SOA.
Z tego powodu jesteśmy w stanie użyć mniejszych MOSFET, a system jest bardziej niezawodny. Istnieją również wyniki w zakresie zasilania i usterki, z których możemy skorzystać z oku na status i kontrolowanie obciążenia w dół linii.
Funkcjonalny schemat blokowy
Szczegóły pinout
| W | 2 | 2 | I | Aktywne wejście logiczne do włączania urządzenia. Łączy się z dzielnikiem rezystora. |
| Flt | - | 10 | . | Wyjście otwartego Draina (aktywne), które sygnalizuje błąd przeciążenia, powodując wyłączenie MOSFET. |
| Fltb | 10 | - | . | Wyjście otwartego Draina (aktywne), które wskazuje na błąd przeciążenia, wyłączając MOSFET. |
| BRAMA | 7 | 7 | . | Wyjście do prowadzenia bramki zewnętrznego MOSFET. |
| GND | 5 | 5 | - | Połączenie naziemne. |
| NA ZEWNĄTRZ | 6 | 6 | I | Monitoruje moc MOSFET poprzez wykrywanie napięcia wyjściowego. |
| Str | - | 1 | . | Wyjście otwartego Draina (aktywne) wskazujący status dobrego dobrej mocy, w oparciu o napięcie MOSFET. |
| PGB | 1 | - | . | Wyjście otwartego Draina (aktywne), które sygnalizuje status dobrej mocy, określony przez napięcie MOSFET. |
| WAŁÓWKA | 3 | 3 | I | Ustawia maksymalne rozpraszanie mocy MOSFET, podłączając rezystor z tego szpilki do GND. |
| SENS | 8 | 8 | I | Wejście wykrywania prądu do monitorowania napięcia na rezystorze bocznikowym między VCC a zmysłem. |
| REGULATOR CZASOWY | 4 | 4 | I/O. | Łączy się z kondensatorem, aby zdefiniować czas trwania pomiaru błędów. |
| VCC | 9 | 9 | I | Dostarcza napięcie wejściowe mocy i zmysłów. |
Schemat obwodu
Opis PIN
W
Po zastosowaniu napięcia 1,35 V lub więcej do tego konkretnego pinu włącza się lub umożliwia przełącznik sterownika bramki.
Jeśli dodamy zewnętrzny dzielnik rezystora, pozwala En Pin działał jak monitor podnapietowy, obserwując poziomy napięcia.
Teraz, jeśli cyklujemy pin EN, przynosząc go nisko, a następnie z powrotem wysoko, to tak, jakbyśmy naciśnęli przycisk resetowania dla TPS24710/11/12/13, szczególnie jeśli wcześniej się zatrzymał ze względu na warunek błędu.
Ważne jest, abyśmy nie pozostawili tego pływającego pinu, musi być z czymś połączona.
Flt
Pin FLT jest specjalnie dla wariantów TPS24712/13. Ta najwyższa wyjście otwartego Draina przechodzi do stanu o wysokiej impedancji, gdy TPS24712/13 zbyt długo pracuje w granicy prądu, powodując wygaśnięcie czasu błędu.
To, jak działa FLT PIN, naprawdę zależy od tego, jakiej wersji IC używamy. W przypadku TPS24712 działa w trybie zatrzasku. Z drugiej strony TPS24713 działa w trybie ponownego ponownego.
Gdy jesteśmy w trybie zatrzasku, jeśli wyczerpuje się zegar błędu, wyłącza zewnętrzny MOSFET i utrzymuje pin FLT w stanie otwartego drążka. Aby zresetować ten tryb zatrzaskowy, możemy jeździć na rowerze EN lub VCC.
Teraz, jeśli jesteśmy w trybie ponownego ponownego, gdy wygaśnięcie czasu usterki najpierw wyłącza zewnętrzny MOSFET. Następnie czeka, aż szesnaście cykli licznika timera do ładowania i rozładowania.
Po oczekiwaniu próbuje się ponownie uruchomić. Cały ten proces wciąż się powtarza, dopóki usterka nadal istnieje. W trybie ponownego ponownego pinu FLT staje się otwarty za każdym razem, gdy licznik błędu wyłącza zewnętrzny MOSFET.
Jeśli mamy ciągłą awarię, kształt fali FLT zamienia się w serię impulsów. Warto zauważyć, że pin FLT nie aktywuje się, jeśli coś innego wyłączy zewnętrzny MOSFET, taki jak pink, wyłączanie wyłączania przełomu lub uvlo. Jeśli nie używamy tego pinu, możemy pozostawić go pływające.
Fltb
Pin FLTB jest specjalnie dla TPS24710/11. Ta aktywna ilość wyjścia otwartego dreina jest niska, gdy TPS24710/11/12/13 był wystarczająco długi, aby licznik błędu stwierdził, że „czas jest upływ”.
To, jak zachowuje się pin FLTB, zależy od używanej wersji IC. TPS24710 działa w trybie zatrzasku, podczas gdy TPS24711 działa w trybie ponownym.
Jeśli jesteśmy w trybie zatrzasku, limit czasu usterki wyłączy zewnętrzny MOSFET i utrzyma niski pin FLTB. Aby zresetować tryb zatrzasku, możemy jeździć na rowerze EN lub VCC. Jeśli jesteśmy w trybie ponownego ponownego czasu, limit czasu usterki najpierw wyłączy zewnętrzny MOSFET, poczekaj na szesnaście cykli ładowania i rozładowywania czasu, a następnie spróbuj ponownie uruchomić.
Cały ten proces powtórzy się, o ile wina będzie obecna. W trybie ponownego ponownego pin FLTB jest wyciągany nisko, gdy licznik błędu wyłącza zewnętrzny MOSFET.
Jeśli istnieje usterka ciągła, przebieg FLTB staje się serią impulsów. Należy pamiętać, że pin FLTB nie aktywuje, jeśli zewnętrzny MOSFET jest wyłączony przez EN i UVLO. Jeśli nie używamy tego pinu, może być pływające.
BRAMA
Pin bramkowy jest naprawdę ważny, ponieważ w ten sposób napędzamy zewnętrzny MOSFET, zasadniczo informuje go, co robić. Aby w tym pomóc, istnieje pompa ładowania, która daje prąd 30 µA. Ten dodatkowy prąd pomaga zewnętrznemu MOSFETowi osiągnąć lepsze wyniki.
Aby upewnić się, że napięcie między bramą a źródłem nie wzrośnie zbyt wysokie i powoduje uszkodzenie, jest ustawiony na 13,9 woltów między bramą a VCC. Jest to szczególnie ważne, ponieważ VCC jest zwykle bardzo blisko Vout, gdy sprawy działają normalnie.
Kiedy najpierw uruchamiamy wzmacniacz nadprzewodnictwa ostrożnie dostosowuje napięcie bramki określonego MOSFET (M1). Pomaga to ograniczyć prąd rozrywki, który jest wzrostem prądu, który może się zdarzyć po pierwszym włączeniu.
W tym czasie kod likwidera ładuje kondensator timera (CT). Ograniczenie prądu rozrywkowego trwa do momentu, gdy różnica napięcia między bramą a VCC nie przekroczy określonego punktu zwanego napięciem aktywacji timera. Napięcie to wynosi 5,9 woltów, gdy VCC wynosi 12 woltów.
Gdy różnica napięcia przekroczy ten próg, TPS24710/11/12/13 trafia do tak zwanego trybu przełomu obwodu.
Napięcie aktywacji timera działa jak wyzwalacz, gdy napięcie uderzy, że operacja rozluźnia zatrzyma się, a licznik czasu przestaje dostarczać prąd i zaczyna go zatonąć.
Teraz w trybie łamania obwodu stale obserwujemy prąd przechodzący przez RSense i porównujemy go do limitu opartego na schemacie ograniczenia mocy MOSFET (sprawdź Prog, aby uzyskać więcej informacji na ten temat).
Jeśli prąd przez RSense przekroczy ten limit, MOSFET M1 zostanie wyłączony, aby go chronić. Połącz bramki można również wyłączyć w kilku określonych sytuacjach.
Brama jest obniżana przez źródło prądu 11-mi, gdy zdarzają się pewne warunki uszkodzenia:
Timer błędu brakuje czasu podczas usterki prądu przeciążenia (gdy VSense przekracza 25 mV).
Ven napięcia spada poniżej poziomu ustalonego.
Napięcie VVCC znajduje się poniżej progu blokady podtrzymania (UVLO).
Jeśli na wyjściu jest twardy zwarcie, brama jest ściągana o znacznie silniejsze źródło prądu przez bardzo krótki czas (13,5 µs).
Dzieje się tak tylko wtedy, gdy różnica napięcia między VCC a zmysłem wynosi większą niż 60 mV, co mówi nam, że istnieje sytuacja o szybkim podróży. Po tym szybkim wyłączeniu prąd 11-MA służy do utrzymania wyłączonego zewnętrznego MOSFET.
Wreszcie, jeśli układ stanie się zbyt gorący, przekraczając próg wyłączania nadmiernej temperatury, szpilka bramki jest również wyłączona. Pin bramkowy pozostanie niski w trybie zatrzasku dla niektórych wersji układu (TPS24710 i TPS24712). W przypadku innych wersji (TPS24711 i TPS24713) okresowo próbuje się ponownie uruchomić.
Jedną ważną rzeczą, którą należy pamiętać, nie powinniśmy podłączać żadnego zewnętrznego rezystora bezpośrednio z szpilki bramkowej do uziemienia (GND) lub z bramki do wyjścia (out).
GND
Pin GND jest dość prosty, w którym łączymy się z podłożem systemu. Pomyśl o tym jako o wspólnym punkcie odniesienia dla wszystkich napięć w obwodzie.
NA ZEWNĄTRZ
PIN jest naprawdę ważny dla monitorowania różnicy napięcia między odpływem a źródłem zewnętrznego MOSFET znanego również jako M1. Ten odczyt napięcia jest niezbędny zarówno dla wskaźnika dobrej mocy (PG/PGB), jak i silnika ograniczającego energię.
Oba opierają się na dokładnych pomiarach z tego PIN, aby poprawnie działać. Aby chronić PIN przed wszelkimi potencjalnie szkodliwymi skokami napięcia ujemnego, powinniśmy użyć diody zaciskowej lub wystarczającej ilości kondensatorów.
W sytuacjach, w których istnieje duża moc, sugerujemy diodę Schottky o ocenę 3 A i 40 V w pakiecie SMC jako dobre rozwiązanie do zacisku.
Musimy również ominąć PIN, aby GND za pomocą ceramicznego kondensatora o niskiej impedancji. Pojemność tego kondensatora powinna wynosić się gdzieś między 10 NF a 1 μf.
Str
Pin PG jest specjalnie dla składników TPS24712/13. Wyjście to działa w trybie aktywnym, co oznacza, że jest wysoko, gdy rzeczy są dobre i jest ustawione jako otwarty drąż.
Ułatwia to łączenie się z konwerterami DC/DC lub innymi obwodami monitorowania.
Pin PG trafia do stanu o dużej impedancji, co oznacza, że jest zasadniczo odłączona, gdy napięcie FET spustowe spada poniżej 170 mV. Dzieje się tak po krótkim opóźnieniu 3,4 milisekund, aby uniknąć fałszywych wyzwalaczy. I odwrotnie, przyciągnie nisko, gdy VDS przekracza 240 mV.
Po zwiększeniu VDS M1 pin PG trafia do stanu o niskiej impedancji, co oznacza, że aktywnie ciągnie go nisko po tym samym opóźnieniu 3,4 ms. Dzieje się tak, gdy brama jest pociągnięta do GND z powodu któregokolwiek z tych sytuacji:
Wykrywamy usterkę prądu przeciążenia, co oznacza v SENS jest większy niż 25 mV.
Na wyjściu jest ciężki zwarcie, powodując V (v CC -sens) być większym niż 60 mV, wskazując, że osiągnęliśmy próg szybkiego wycieczki.
Napięcie na v W spada poniżej jego ustalonego progu.
Napięcie na v VCC spada poniżej progu blokady podtrzymania (UVLO).
Temperatura matrycy przekracza próg zamknięcia nadmiernej temperatury (OTSD).
Ważne jest, aby pamiętać, że jeśli nie planujesz używać pinu PG, możesz po prostu pozostawić go niezwiązane. Nie wpłynie to na działanie reszty obwodu.
PGB
Wyznaczamy pin PGB specjalnie dla urządzenia TPS24710/11. To szczególne wyjście, w swoim działaniu, działa z aktywną niską konfiguracją, a my charakteryzujemy ją za pomocą jego otwartej konstrukcji drenażowej, którą specjalnie stworzyliśmy, aby mogło połączyć się z tymi konwerterami DC/DC lub obwodami monitorowania, które są z niego poniżej.
Widzimy, że sygnał PGB dokonuje przejścia, przechodząc do niskiego stanu, gdy zauważymy, że drenaż napięcia źródłowego (VDS) tranzystora efektu pola (FET) spada do poziomu poniżej 170 mV, dzieje się tak po opóźnieniu deglitcha, które trwa przez 3,4 milisekund.
Z drugiej strony powraca do tyłu, przechodząc do stanu otwartego drenażu, gdy VDS przekracza 240 mV. Po tym, jak zobaczymy wzrost VDS M1, coś, co pojawia się, gdy brama zostanie zatrzymana na ziemię w dowolnej z okoliczności, które wymienimy poniżej, PGB następnie wchodzi w stan wysokiej impedancji po tym, jak czekaliśmy na to samo opóźnienie 3,4 ms deglitch:
IC wykrywa usterkę prądu przeciążenia, gdy zobaczy, że napięcie VSense przekracza 25 mV.
Jeśli IC stwierdzi, że występuje ciężki zwarcie wyjściowe, może to stwierdzić, ponieważ odczyt V (vcc - sens) jest większy niż 60 mV, co mówi nam, że próg wyłączenia szybkiego podróży został naruszony.
Zauważ, że Ven napięcia spada do poziomu poniżej progu, który został dla niego wyznaczony.
Napięcie VCC spadają poniżej progu blokady pod napięciem (UVLO).
Zauważ, że temperatura matrycy wzrasta, przekraczając próg wyłączania temperatury (OTSD).
Warto zauważyć, że możemy pozostawić ten szpilkę niepowiązaną, jeśli nie musimy go wykorzystywać.
Prog rezystor
Aby uregulować maksymalną moc, którą zezwalamy w zewnętrznym MOSFET M1 podczas tych warunków odczuwania, musimy podłączyć programowy rezystor (prog) z tego pin PGB do uziemienia. Ważne jest, aby uniknąć zastosowania jakiegokolwiek napięcia do tego szpilki.
Jeśli nie potrzebujesz stałego limitu mocy, powinieneś zastosować rezystor prog, który ma wartość 4,99 kΩ. Aby ustalić, czym jest maksymalna moc, możemy wykorzystać następujące równanie (1):
R WAŁÓWKA = 3125 / (p Lim * R SENS + 0,9 mV * v CC )
W celu obliczenia limitu mocy na podstawie RPROG, który już istnieje, powinniśmy zastosować następujące równanie Plim (2), które jest dozwolonym limitem mocy MOSFET M1:
P Lim = 3125 / (r WAŁÓWKA * R SENS ) - (0,9 mv * v (v CC -Out)) / r SENS
W tej wzorze RSense znajduje się rezystor monitorowania prądu obciążenia, który jest podłączony między pinem VCC a pinem sensownym. Ponadto RPROG to rezystor, który łączymy z PIN prog do GND.
Mierzymy zarówno RPROG, jak i RSENSE w omach i mierzymy PLIM w Watts. Określamy PLIM, patrząc na maksymalne dozwolone naprężenie termiczne MOSFET M1, które możemy znaleźć za pomocą innego równania:
P Lim <(T. J (Max) - T C (maks.) ) / R ΘJC (Max )
