TPS24710/11/12/13 Objašnjeni krug regulatora vrućih zavaravanja

Regulira važnu struju kad god je komponenta instalirana i štiti od kratkih spojeva i problema s prekomjernim strujama dok se komponenta koristi.

To omogućava zamjenu oštećenih komponenti, poboljšanja ili održavanja bez isključivanja cijelog sustava, što je presudno za sustave velike dostupnosti kao što su poslužitelji i mrežni prekidači.

Pregled

U aplikacijama s vrućim skretanjem, primarna funkcija TPS2471X-a je pouzdano pokretanje vanjskog N-kanalnog MOSFET-a na 2,5 V do 18 V. Koristeći vrijeme greške i podesiva ograničenja struje, ona štiti opskrbu i opterećenje od prekomjerne struje tijekom pokretanja.

Uz to, krug jamči da vanjski MOSFET ostaje u svom sigurnom radnom području (SOA). Kontrolira i Inrush struju. Nadalje, pomoću ovog vrućeg napajanja s zamjenom sada možete zamijeniti neispravne dijelove kruga opterećenja bez da isključite ulaznu snagu.

TPS24710/11/12/13 je vrsta kontrolera koji nam je jednostavan za korištenje. Napravljen je da radi s naponima od 2,5 V do 18 V i to je ono što nazivaju kontroler vrućeg sputavanja i to znači da je u stanju sigurno kontrolirati vanjski N-kanalni MOSFET.

Također možemo vidjeti da ima programibilnu ograničenje struje i vrijeme grešaka, a oni su tu da se opskrba i opterećenje sigurno čuvaju od previše struje kada pokrenemo stvari.

Nakon što se uređaj pokrene, puštamo struje iznad granice koju je korisnik odabrao, ali samo dok se ne dogodi vremensko ograničenje koje je programirano. Međutim, ako postoje zaista veliki događaji preopterećenja, odmah ćemo isključiti opterećenje iz izvora.

Stvar je u tome što je trenutni prag smisla nizak, a to je na 25mV i vrlo je točan, tako da smo u mogućnosti koristiti osjetne otpornike koji su manji i bolje rade, što znači da se manje snage gubi, a otisak manji.

Pored toga, programabilno ograničenje snage osigurava da vanjski MOSFET uvijek radi u svom sigurnom radnom području SOA.

Zbog toga smo u mogućnosti koristiti Mosfets koji su manji, a sustav postaje pouzdaniji. Također postoje dobri i pogrešni izlazi koje možemo iskoristiti za praćenje statusa i kontrolu opterećenja dalje niz liniju.

Funkcionalni blok dijagram

Pojedinosti o pinoutu

Dijagram kruga

Opis pin

U

Kada na ovaj poseban EN nanesemo napon od 1,35 V ili više, on se uključi ili omogućuje prekidač za upravljački program.

Ako dodamo razdjelnik vanjskog otpornika, omogućuje da EN PIN djeluje poput monitora pod naponom, pazeći na razine napona.

Ako vozimo EN PIN tako da ga nisko, a zatim natrag, to je kao da pogađamo gumb za resetiranje za TPS24710/11/12/13, pogotovo ako je prethodno isključen zbog stanja grešaka.

Važno je da ovaj pin ne ostavljamo plutajućim, moramo se povezati s nečim.

Flt

FLT pin je posebno za varijante TPS24712/13. Ovaj aktivni izlaz s otvorenim odljevima prelazi u stanje visoke impedance kada TPS24712/13 radi predugo ograničenje struje, što uzrokuje da istekne tajmer grešaka.

Kako FLT pin djeluje zaista ovisi o verziji IC -a koji koristimo. Za TPS24712 djeluje u modusu zasun. S druge strane, TPS24713 djeluje u načinu pokušaja.

Kad smo u zasunskom načinu rada, ako tajmer greške istječe, isključuje vanjski MOSFET i drži FLT pin u stanju otvorenog odljeva. Da bismo resetirali ovaj zarezani način rada, možemo ciklus ili EN PIN ili VCC.

Ako smo u načinu pokušaja kad istekne tajmer grešaka, prvo isključi vanjski MOSFET. Zatim čeka da šesnaest ciklusa tajmera puni i ispušta.

Nakon čekanja pokušava se ponovno pokrenuti. Cijeli ovaj postupak nastavlja ponavljati sve dok je greška još uvijek tu. U načinu ponovnog pokušaja FLT pin postaje otvorena odvajanja u bilo kojem trenutku, tajmer greške onemogućuje vanjski MOSFET.

Ako imamo kontinuiranu grešku, FLT valni oblik pretvara se u niz impulsa. Vrijedno je napomenuti da se FLT pin ne aktivira ako nešto drugo onemogući vanjski MOSFET poput en -pin -a prenaglašeni isključivanje ili UVLO Undervoltage Locking. Ako ne koristimo ovaj pin, možemo ga ostaviti plutajući.

Fltb

FLTB pin je posebno za TPS24710/11. Ovaj aktivni-niski izlaz s otvorenim odljevom postaje nizak kada je TPS24710/11/12/13 bio u trenutnoj granici dovoljno dugo da je tajmer grešaka mogao reći da je 'vrijeme je gore'.

Kako se ponaša FLTB pin, ovisi o IC verziji koju koristimo. TPS24710 radi u načinu zasuna, dok TPS24711 radi u načinu ponovnog pokušaja.

Ako smo u načinu zasuna, vremensko ograničenje greške isključit će vanjski MOSFET i držati nisko fltb pin. Za resetiranje načina zasuna možemo ciklus EN ili VCC. Ako smo u načinu pokušaja, vremensko ograničenje greške prvo će isključiti vanjski MOSFET, a zatim pričekajte šesnaest ciklusa punjenja i ispuštanja vremena, a zatim pokušati ponovo pokrenuti.

Cijeli će ovaj postupak ponoviti sve dok je greška prisutna. U načinu ponovnog pokušaja FLTB pin se povlači nisko kad god tajmer greške onemogući vanjski MOSFET.

Ako postoji kontinuirana greška, FLTB valni oblik postaje niz impulsa. Imajte na umu da se FLTB pin ne aktivira ako je vanjski MOSFET onemogućen isključenim isključivanjem ili UVLO. Ako ne koristimo ovaj pin, to može ostaviti plutajući.

Kapija

Pin kapice je zaista važan jer je to kako vozimo vanjski MOSFET u osnovi govoreći što treba raditi. Da bi se pomoglo u tome, postoji pumpa naboja koja daje struju od 30 µA. Ova dodatna struja pomaže vanjskom MOSFET -u da se bolje snalazi.

Da biste bili sigurni da napon između vrata i izvora ne postaje previsok i uzrokuje oštećenja, postoji stezaljka postavljena na 13,9 volti između vrata i VCC. To je posebno važno jer je VCC obično vrlo blizu vođenja kada stvari normalno rade.

Kad prvi put pokrenemo pojačalo transkonduktancije, pažljivo prilagođava napon vrata određenog MOSFET -a (M1). To pomaže u ograničavanju struje za inrush koja je nalet struje koja se može dogoditi kada prvi put uključite nešto.

Za to vrijeme timer PIN puni kondenzator tajmera (CT). Ovo ograničenje struje u Inrush -u nastavlja se sve dok razlika napona između vrata i VCC pređe preko određene točke koja se naziva napon aktiviranja vremena. Ovaj napon je 5,9 volti kada je VCC na 12 volti.

Jednom kada razlika napona pređe preko ovog praga, TPS24710/11/12/13 prelazi u način na koji se naziva prekidač.

Napon aktiviranja vremena djeluje poput okidača nakon što napon pogodi koji usmjerava operaciju INRUSH prestaje i tajmer prestaje osigurati struju i umjesto toga počinje potonuti.

Sada u načinu prekidača kruga neprestano promatramo struju kako prolazi kroz RSense i uspoređujemo je s ograničenjem na temelju sheme ograničenja snage MOSFET-a (potražite više detalja o tome).

Ako struja kroz RSense pređe preko ovog ograničenja, MOSFET M1 će se isključiti kako bi ga zaštitio. Pin Gate može se onemogućiti i u nekoliko specifičnih situacija.

Vrata se sruši izvorom struje od 11 MA kada se dogodi određeni uvjeti grešaka:

Timer za vrijeme greške ponestaje vremena tijekom greške struje preopterećenja (kada Vsense pređe preko 25 mV).

Napon VEN pada ispod njegove postavljene razine.

Napon VVCC ide ispod praga zaključavanja pod naponom (UVLO).

Ako na izlazu postoji tvrd kratki spoj, vrata se spuštaju mnogo jačim izvorom struje u vrlo kratko vrijeme (13,5 µs).

To se događa samo ako je razlika napona između VCC-a i Sensa veća od 60 mV što nam govori da postoji situacija s brzim isključivanjem. Nakon ovog brzog isključivanja, struja od 11 MA koristi se za uklanjanje vanjskog MOSFET-a.

Konačno, ako čip postane previše vruće, premaši prag zaustavljanja prekomjerne temperature, PIN je također onemogućen. Pin vrata će ostati niska u načinu zasuna za određene verzije čipa (TPS24710 i TPS24712). Za ostale verzije (TPS24711 i TPS24713) povremeno će se pokušati ponovno pokrenuti.

Jedna važna stvar koju treba imati na umu da ne bismo trebali povezati nijednog vanjskog otpornika izravno s kapije u kapiju na zemlju (GND) ili s kapije na izlaz (izlaz).

GND

Pin GND je prilično jednostavan, tamo se povezujemo s tlom sustava. Zamislite to kao uobičajenu referentnu točku za sve napone u krugu.

Van

Out pin je zaista važan za praćenje razlike u naponu između odvoda i izvora vanjskog MOSFET -a poznatog i kao M1. Ovo čitanje napona potrebno je i za indikator-dobrog indikatora (PG/PGB) i za motor koji ograničava napajanje.

Oboje se oslanjaju na točna mjerenja od ovog pin -a kako bi pravilno radili. Da bismo zaštitili vanjski pin od bilo kakvih potencijalno štetnih negativnih naponskih šiljaka, trebali bismo koristiti stezaljku diodu ili dovoljno kondenzatora.

Za situacije u kojima postoji puno snage predlažemo da je Schottky dioda ocijenjena na 3 A i 40 V u SMC paketu kao dobro rješenje za stezanje.

Također moramo zaobići vanjski pin na GND pomoću keramičkog kondenzatora niske impedance. Kapacitivnost ovog kondenzatora trebala bi biti negdje između 10 NF i 1 µF.

Pg

PG pin je posebno za komponente TPS24712/13. Ovaj izlaz djeluje u aktivnom načinu rada, što znači da ide visoko kada su stvari dobre i postavljene su kao otvoreni odvod.

To olakšava povezivanje s DC/DC pretvaračima ili drugim nadzornim krugovima.

PG pin prelazi u stanje visoke impedance, što znači da je u osnovi isključen kada napon FET-a odsutnog odlaska do izvora ide ispod 170 mV. To se događa nakon kratkog kašnjenja od 3,4 milisekundi kako bi se izbjegli lažni okidači. Suprotno tome, nisko će se povući kada VDS pređe iznad 240 mV.

Nakon što se VDS M1 povećava PG PIN prelazi u stanje niske impedance, što znači da se aktivno povlači nakon iste kašnjenja od 3,4 ms. To se događa kada se vrata povlače u GND zbog bilo koje od ovih situacija:

Otkrivamo grešku struje preopterećenja što znači v _OSJEĆAJ veća je od 25 mV.

Na izlazu je izazvao jak kratki spoj koji uzrokuje V ( _Cc -smisao) biti veći od 60 mV što ukazuje da smo postigli prag zatvaranja brzog putovanja.

Napon na v _U spušta se ispod postavljenog praga.

Napon na v _VCC Kapi ispod praga za zaključavanje pod naponom (UVLO).

Temperatura matrice ide iznad praga isključivanja prekomjerne temperature (OTSD).

Važno je zapamtiti da ako ne planirate koristiti PG PIN, jednostavno ga možete ostaviti nepovezanim. To neće utjecati na rad ostatka kruga.

PGB

PGB PIN označavamo posebno za uređaj TPS24710/11. Ovaj izlaz, u svom radu, djeluje s aktivnom niskom konfiguracijom, a mi ga karakteriziramo njenim otvorenim dizajnom odvoda koji smo posebno izradili tako da se može povezati s tim DC/DC pretvaračima ili nadzornim krugovima koji su nizvodno od njega.

Vidimo da PGB signal čini prijelaz, prelazeći u nisko stanje nakon što primijetimo da odvod na napon izvora (VDS) tranzistora efekta polja (FET) pada na razinu ispod 170 mV, to se događa nakon što imamo kašnjenje od deglitcha koji traje 3,4 milisekunde.

S druge strane, vraća se natrag, odlazeći u otvoreno odvod kada VDS pređe 240 mV. Nakon što vidimo da se VD -ovi M1 povećavaju, nešto što se događa kada se vrata sruše na zemlju pod bilo kojim od okolnosti koje ćemo nabrojati u nastavku, PGB tada ulazi u stanje visoke impedancije nakon što smo čekali to isti 3,4 ms deglitch kašnjenje:

IC otkriva grešku struje preopterećenja kada vidi da napon Vsense prelazi iznad 25 mV.

Ako IC utvrdi da je prisutan ozbiljan izlazni kratki spoj, može reći jer je čitanje V (VCC - Sense) veće od 60 mV, što nam govori da je prag brzog isključivanja putovanja prekršen.

Primijetite da napon ven pada na razinu ispod praga koji je za njega određen.

VCC napon pada, idu ispod praga za zaključavanje napona (UVLO).

Primijetite da temperatura matrice raste, prelazeći preko praga za isključivanje temperature (OTSD).

Vrijedno je napomenuti da ovaj pin možemo ostaviti nepovezanim ako ga ne trebamo koristiti.

Otpornik na prog

Da bismo regulirali maksimalnu snagu koju dopuštamo u vanjskom MOSFET M1 tijekom tih uvjeta InRush -a, moramo povezati programabilni (PROG) otpornik iz ovog PIN PGB na zemlju. Ključno je da izbjegavamo primijeniti bilo kakav napon na ovaj pin.

Ako vam nije potrebna stalna granica snage, tada biste trebali upotrijebiti prog otpornik koji ima vrijednost od 4,99 kΩ. Da bismo utvrdili koja je maksimalna snaga, možemo upotrijebiti sljedeću jednadžbu (1):

R _Prog = 3125 / (P _Lim * R _OSJEĆAJ + 0,9 mv * v _Cc )

U svrhu izračunavanja ograničenja snage na temelju RProg koji već postoji, trebali bismo primijeniti sljedeću Plim jednadžba (2) koja je dopuštena granica snage MOSFET M1:

P _Lim = 3125 / (r _Prog * R _OSJEĆAJ ) - (0,9 mv * V (v _Cc -Out)) / r _OSJEĆAJ

U ovoj formuli je otpornik praćenja struje opterećenja koji je povezan između VCC pin i Sense PIN -a. Također, RProg je otpornik koji povezujemo iz PIN -a na GND.

Mjerimo i RProg i RSense u ohmama i mjerimo plim u vatima. Određujemo Plim gledajući maksimalno dopušteni toplinski napon MOSFET M1 koji možemo pronaći pomoću druge jednadžbe:

P _Lim <(T _{J (max)} - t _{C (max)} ) / R _{Θjc (max} )