Il régule le courant de surtension chaque fois qu'un composant est installé et protège des courts-circuits et des problèmes de surintensité pendant que le composant est utilisé.
Cela permet la substitution de composants, d'améliorations ou de maintenance endommagés sans arrêter l'ensemble du système, qui est essentiel aux systèmes à haute disponibilité tels que les serveurs et les commutateurs de réseau.
Aperçu
Dans les applications de bilan à chaud, la fonction principale du TPS2471X est de conduire de manière fiable un MOSFET externe à canal N à 2,5 V à 18 V. En utilisant la synchronisation des défauts et les limitations de courant réglables, il protége l'alimentation et la charge d'un courant excessif pendant le démarrage.
De plus, le circuit garantit que le MOSFET externe reste à l'intérieur de sa zone d'exploitation sûre (SOA). Il contrôle également le courant d'appel. De plus, à l'aide de cette alimentation à chaud, vous pouvez désormais remplacer les pièces défectueuses du circuit de charge sans avoir à arrêter l'alimentation d'entrée.
Le TPS24710 / 11/12/13 est un type de contrôleur qui est facile à utiliser. Il est fait pour fonctionner avec des tensions de 2,5 V à 18 V et c'est ce qu'ils appellent un contrôleur à bandoup chaud et cela signifie qu'il est capable de contrôler en toute sécurité un MOSFET externe à canal N.
Nous pouvons également voir qu'il a une limite de courant programmable et un temps de défaut et ceux-ci sont là pour protéger l'alimentation et la charge de trop de courant lorsque nous démarrons les choses.
Après le début de l'appareil, nous avons laissé les courants dépasser la limite qui a été choisie par l'utilisateur, mais seulement jusqu'à ce qu'un délai d'expiration qui a été programmé se produise. Cependant, s'il y a de très grands événements de surcharge, nous déconnecterons immédiatement la charge de la source.
Le fait est que le seuil de sens actuel est faible, il est à 25 mV et il est très précis, nous sommes donc capables d'utiliser des résistances de sens qui sont plus petites et qui fonctionnent mieux, ce qui signifie qu'il y a moins de puissance perdue et l'empreinte est plus petite.
De plus, la limitation de puissance programmable s'assure que le MOSFET externe fonctionne toujours à l'intérieur de sa zone d'exploitation sûre SOA.
Pour cette raison, nous pouvons utiliser des MOSFET qui sont plus petits et le système finit par être plus fiable. Il existe également des sorties de puissance et de défaut que nous pouvons utiliser pour garder un œil sur l'état et contrôler la charge plus loin.
Schéma de bloc fonctionnel
Détails d'épingle
| DANS | 2 | 2 | je | Entrée logique de hauteur active pour l'activation de l'appareil. Se connecte à un diviseur de résistance. |
| Flt | - | 10 | LE | Sortie à drain ouvert (hauteur active) qui signale un défaut de surcharge, provoquant la désactivation du MOSFET. |
| FLTB | 10 | - | LE | Sortie à drain ouvert (actif-low) qui indique un défaut de surcharge, éteignant le MOSFET. |
| GRILLE | 7 | 7 | LE | Sortie pour conduire la porte d'un MOSFET externe. |
| GND | 5 | 5 | - | Connexion au sol. |
| DEHORS | 6 | 6 | je | Surveille la puissance MOSFET en détectant la tension de sortie. |
| P. | - | 1 | LE | Sortie à drain ouvert (hauteur active) indiquant l'état de la puissance, basée sur la tension MOSFET. |
| PGB | 1 | - | LE | Sortie à drain ouvert (active-low) qui signale l'état de puissance, déterminé par tension MOSFET. |
| PROGRAMME | 3 | 3 | je | Définit la dissipation de puissance maximale du MOSFET en connectant une résistance de cette broche à GND. |
| SENS | 8 | 8 | je | Entrée de détection de courant pour surveiller la tension à travers une résistance de shunt entre VCC et Sense. |
| MINUTEUR | 4 | 4 | E / S | Se connecte à un condensateur pour définir la durée de synchronisation des défauts. |
| VCC | 9 | 9 | je | Alimentation et détecte la tension d'entrée. |
Diagramme de circuit
Description de la broche
DANS
Lorsque nous appliquons une tension de 1,35 V ou plus à cette broche particulière, elle s'allume ou permet l'interrupteur pour le pilote de porte.
Si nous ajoutons un diviseur de résistance externe, il permet à la broche d'agir comme un moniteur sous-tension gardant un œil sur les niveaux de tension.
Maintenant, si nous faisons du cycle à la goupille en le ramenant bas, puis revenez haut, c'est comme si nous appuyons sur le bouton de réinitialisation pour le TPS24710 / 11/12/13, surtout s'il s'est précédé en raison d'une condition de défaut.
Il est important que nous ne laissions pas cette broche flottante, elle doit être connectée à quelque chose.
Flt
La broche FLT est spécifiquement pour les variantes TPS24712 / 13. Cette sortie de drain ouvert à haute hauteur va dans un état à forte impédance lorsque le TPS24712 / 13 a fonctionné dans la limite de courant depuis trop longtemps, ce qui a expiré le temporisateur de défaut.
La façon dont la broche FLT agit dépend vraiment de la version du CI que nous utilisons. Pour le TPS24712, il fonctionne en mode verrouillage. D'un autre côté, le TPS24713 fonctionne en mode RETRY.
Lorsque nous sommes en mode verrouier si le temporisateur de défaut s'épuise, il éteint le MOSFET externe et maintient la broche FLT dans une condition ouverte. Pour réinitialiser ce mode verrouillé, nous pouvons faire du vélo de la broche en ou du VCC.
Maintenant, si nous sommes en mode RETRY lorsque le temporisateur de défaut expire, il éteint d'abord le MOSFET externe. Ensuite, il attend seize cycles de la minuterie pour charger et décharger.
Après avoir attendu, il essaie de redémarrer. Tout ce processus continue de répéter tant que le défaut est toujours là. En mode RETRY, la broche FLT devient ouverte à chaque fois que la minuterie de défaut désactive le MOSFET externe.
Si nous avons un défaut continu, la forme d'onde FLT se transforme en une série d'impulsions. Il convient de noter que la broche FLT ne s'active pas si quelque chose d'autre désactive le MOSFET externe comme la broche EN un arrêt de sur-température ou le verrouillage sous-tension UVLO. Si nous n'utilisons pas cette broche, nous pouvons le laisser flottant.
FLTB
La broche FLTB est spécifiquement pour le TPS24710 / 11. Cette sortie à drain ouvert à bas niveau actif devient faible lorsque le TPS24710 / 11/12/13 a été dans la limite de courant assez longtemps pour que le temporisateur de défaut dise 'le temps est écoulé'.
La façon dont la broche FLTB se comporte dépend de la version IC que nous utilisons. Le TPS24710 fonctionne en mode verrouillage tandis que le TPS24711 fonctionne en mode RETRY.
Si nous sommes en mode verrouillage, un délai d'expiration de défaut éteindra le MOSFET externe et maintiendra la broche FLTB bas. Pour réinitialiser le mode de verrouillage, nous pouvons faire un vélo EN ou VCC. Si nous sommes en mode RETRY, un délai d'expiration de défaut éteindra d'abord le MOSFET externe, attendez seize cycles de charge et de décharge de la minuterie, puis essayez de redémarrer.
Tout ce processus se répétera tant que la faute sera présente. En mode RETRING, la broche FLTB est tirée bas chaque fois que la minuterie de défaut désactive le MOSFET externe.
S'il y a un défaut continu, la forme d'onde FLTB devient une série d'impulsions. Gardez à l'esprit que la broche FLTB ne s'active pas si le MOSFET externe est désactivé par un arrêt de sur-température ou UVLO. Si nous n'utilisons pas cette broche, il peut être laissé flottant.
GRILLE
La broche de porte est vraiment importante car c'est ainsi que nous conduisons le MOSFET externe en lui disant essentiellement quoi faire. Pour aider à cela, il y a une pompe de charge qui donne un courant de 30 µA. Ce courant supplémentaire aide le MOSFET externe à mieux performer.
Pour s'assurer que la tension entre la porte et la source ne devient pas trop élevée et ne cause pas de dégâts, il y a une pince réglée à 13,9 volts entre la porte et VCC. Ceci est particulièrement important car VCC est généralement très proche de Vout lorsque les choses fonctionnent normalement.
Lorsque nous commençons pour la première fois un amplificateur de transconductance ajuste soigneusement la tension de porte d'un MOSFET spécifique (M1). Cela permet de limiter le courant d'Inrush qui est une vague de courant qui peut se produire lorsque vous activez d'abord quelque chose.
Pendant ce temps, la goupille de minuterie charge un condensateur de minuterie (CT). Cette limitation du courant d'appel se poursuit jusqu'à ce que la différence de tension entre la porte et VCC passe sur un certain point appelé la tension d'activation de la minuterie. Cette tension est de 5,9 volts lorsque VCC est à 12 volts.
Une fois que la différence de tension passe en revue ce seuil, le TPS24710 / 11/12/13 entre dans ce qu'on appelle le mode de rupture de circuit.
La tension d'activation de la minuterie agit comme un déclencheur une fois que la tension frappe qui pointe l'opération Inrush s'arrête et que la minuterie cesse de fournir le courant et commence à le couler à la place.
Maintenant, en mode brise-circuit, nous regardons constamment le courant passer par RSense et le compare à une limite basée sur le schéma d'alimentation du MOSFET (consultez le prog pour plus de détails à ce sujet).
Si le courant via RSense dépasse cette limite, le MOSFET M1 sera éteint pour le protéger. La broche de porte peut également être désactivée dans quelques situations spécifiques.
La porte est abaissée par une source de courant de 11 mA lorsque certaines conditions de défaut se produisent:
La minuterie de défaut manque de temps pendant un défaut de courant de surcharge (lorsque Vsense dépasse 25 mV).
La tension Ven tombe en dessous de son niveau de définition.
Le VVCC de tension descend en dessous du seuil de verrouillage sous tension (UVLO).
S'il y a un court-circuit dur à la sortie, la porte est abaissée par une source de courant beaucoup plus forte 1 pendant un très court laps de temps (13,5 µs).
Cela ne se produit que si la différence de tension entre VCC et Sense est supérieure à 60 mV, ce qui nous dit qu'il y a une situation d'arrêt rapide. Après cet arrêt rapide, un courant de 11 mA est utilisé pour maintenir le MOSFET externe désactivé.
Enfin, si la puce devient trop chaude, dépassant le seuil d'arrêt sur température, la broche de porte est également désactivée. La broche de porte restera faible en mode verrou pour certaines versions de la puce (TPS24710 et TPS24712). Pour d'autres versions (TPS24711 et TPS24713), il essaiera périodiquement de redémarrer.
Une chose importante à retenir, nous ne devons connecter aucune résistance externe directement de la broche de porte au sol (GND) ou de la broche de porte à la sortie (OUT).
GND
La broche GND est assez simple, c'est là que nous nous connectons au sol du système. Considérez-le comme le point de référence commun pour toutes les tensions du circuit.
DEHORS
La broche out est vraiment importante pour surveiller la différence de tension entre le drain et la source du MOSFET externe également connu sous le nom de M1. Cette lecture de tension est nécessaire à la fois pour l'indicateur de bois d'alimentation (PG / PGB) et le moteur limitant la puissance.
Les deux s'appuient sur des mesures précises de cette broche pour fonctionner correctement. Pour protéger la broche out de tout dommage à des pointes de tension négative potentiellement, nous devons utiliser une diode de serrage ou suffisamment de condensateurs.
Pour les situations où il y a beaucoup de puissance, nous suggérons une diode Schottky évaluée à 3 A et 40 V dans un ensemble SMC comme une bonne solution de serrage.
Nous devons également contourner la broche out à GND à l'aide d'un condensateur en céramique à faible impédance. La capacité de ce condensateur doit se situer entre 10 NF et 1 μF.
P.
La broche PG est spécifiquement pour les composants TPS24712 / 13. Cette sortie fonctionne dans un mode actif-élevé, ce qui signifie qu'il va haut lorsque les choses sont bonnes et sont configurées en tant que drain ouvert.
Cela facilite la connexion aux convertisseurs DC / DC ou à d'autres circuits de surveillance.
La broche PG va dans un état à forte impédance, ce qui signifie qu'il est essentiellement déconnecté lorsque la tension de drain à source du FET dépasse 170 mV. Cela se produit après un court délai de 3,4 millisecondes pour éviter de faux déclencheurs. Inversement, il tirera bas lorsque le VDS va au-dessus de 240 mV.
Une fois que le VDS de M1 augmente, la broche PG va à un état à faible impédance, ce qui signifie qu'il est activement abaissé après le même retard de 3,4 ms. Cela se produit lorsque la porte est tirée à GND en raison de l'une de ces situations:
Nous détectons un défaut de courant de surcharge qui signifie V SENS est supérieur à 25 mV.
Il y a un court-circuit sévère à la sortie provoquant V (V CC - sens) à plus de 60 mV, indiquant que nous avons atteint le seuil d'arrêt rapide.
La tension à V DANS tombe en dessous de son seuil défini.
La tension à V VCC tombe sous le seuil de verrouillage sous tension (UVLO).
La température de la matrice va au-dessus du seuil d'arrêt sur température (OTSD).
Il est important de se rappeler que si vous ne prévoyez pas d'utiliser la broche PG, vous pouvez simplement la laisser sans connexion. Il n'affectera pas le fonctionnement du reste du circuit.
PGB
Nous désignons la broche PGB spécifiquement pour le périphérique TPS24710 / 11. Cette sortie particulière, dans son fonctionnement, fonctionne avec une configuration faible active, et nous le caractérise par sa conception de drain ouverte que nous avons spécifiquement conçu afin qu'il puisse se connecter avec ces convertisseurs DC / CC ou des circuits de surveillance qui en sont en aval.
Nous voyons que le signal PGB fait une transition, se déplaçant à un état bas une fois que nous observons que la tension de vidange de la source (VDS) du transistor à effet de champ (FET) tombe à un niveau inférieur à 170 mV, cela se produit après que nous ayons un retard deglitch qui dure 3,4 millisecondes.
D'un autre côté, il revient en retour, allant à un état de drain ouvert lorsque le VDS va au-dessus de 240 mV. Après avoir vu le VDS de M1 augmenter, quelque chose qui se produit lorsque la porte est abattue à la terre dans l'une des circonstances que nous énumérerons ci-dessous, le PGB entre ensuite dans un état de forte impédance après avoir attendu ce même retard deglitch de 3,4 ms:
Le CI détecte un défaut de courant de surcharge lorsqu'il constate que la tension VSense dépasse 25 mV.
Si le CI constate qu'il y a un court-circuit de sortie sévère, il peut le dire parce que la lecture V (VCC - Sense) est supérieure à 60 mV, ce qui nous dit que le seuil d'arrêt rapide du voyage a été violé.
Observez que la tension Ven tombe à un niveau en dessous du seuil qui a été désigné pour cela.
La tension VCC plonge, en descendant le seuil de verrouillage sous tension (UVLO).
Notez que la température de la matrice augmente, allant au-dessus du seuil d'arrêt de la température (OTSD).
Il convient de noter que nous pouvons laisser cette broche non connectée si nous n'avons pas besoin de l'utiliser.
Résistance progressive
Pour réguler la puissance maximale que nous permettons dans le MOSFET M1 externe pendant ces conditions de dérussure, nous devons connecter une résistance programmable (prog) de ce PGB PPO à la terre. Il est crucial d'éviter d'appliquer une tension à cette broche.
Si vous n'avez pas besoin d'une limite de puissance constante, vous devez utiliser une résistance prog qui a une valeur de 4,99 kΩ. Pour déterminer la puissance maximale, nous pouvons utiliser l'équation suivante (1):
R PROGRAMME = 3125 / (P Lim * R SENS + 0,9 mV * V CC )
Aux fins de calculer la limite de puissance basée sur un RPROG qui existe déjà, nous devons appliquer l'équation PLIM suivante (2) qui est la limite de puissance autorisée de MOSFET M1:
P Lim = 3125 / (R PROGRAMME * R SENS ) - (0,9 mV * V (V CC -Out)) / r SENS
Dans cette formule, la résistance de surveillance du courant de charge est connectée entre la broche VCC et la broche de sens. De plus, RPROG est la résistance que nous connectons de la broche prog en GND.
Nous mesurons à la fois RPROG et RSENSE dans les ohms, et nous mesurons PLIM dans Watts. Nous déterminons PLIM en examinant la contrainte thermique maximale autorisée de MOSFET M1 que nous pouvons trouver en utilisant une autre équation:
P Lim <(T J(MAX) - t C (max) ) / R Θjc (max )
