Regula el corrent de sobretensió sempre que s’instal·la un component i protegeix de curtcircuits i problemes de sobrecorrent mentre el component s’utilitza.
Això permet la substitució de components, millores o manteniment danyats sense tancar tot el sistema, que és fonamental per a sistemes d’alta disponibilitat com servidors i commutadors de xarxa.
Visió de conjunt
En les aplicacions de swap en calent, la funció principal de TPS2471X és conduir de forma fiable un MOSFET N-Channel extern a 2,5 V a 18 V. Utilitzant el calendari de falles i les limitacions de corrent regulables, protegeix el subministrament i la càrrega del corrent excessiu durant l’inici.
A més, el circuit garanteix que el MOSFET extern es manté dins de la seva zona operativa segura (SOA). També controla el corrent inrush. A més, utilitzant aquesta font d’alimentació de swap en calent, ara podeu substituir les parts defectuoses del circuit de càrrega sense haver d’apagar la potència d’entrada.
El TPS24710/11/12/13 és un tipus de controlador que ens és fàcil utilitzar. Es fa per treballar amb tensions de 2,5 V a 18 V i és el que anomenen controlador de swap calent i això vol dir que és capaç de controlar amb seguretat un MOSFET extern de canal N.
També podem veure que té un límit de corrent programable i un temps de falla i hi ha per mantenir el subministrament i la càrrega a la seguretat de massa corrent quan comencem les coses.
Després que el dispositiu s’iniciï, deixem que els corrents passin per sobre del límit que l’usuari va triar, però només fins que es produeixi un temps d’espera que s’hagi programat. Tanmateix, si hi ha esdeveniments de sobrecàrrega realment grans, desconnectarem immediatament la càrrega de la font.
La cosa és que el llindar de sentit actual és baix, és de 25mV i és molt precís, de manera que podem utilitzar resistències de sentit més petites i que funcionen millor, cosa que significa que hi ha menys potència perduda i la petjada és menor.
A més, la limitació de potència programable s’assegura que el MOSFET extern sempre funciona dins de la seva zona operativa segura SOA.
A causa d'això, podem utilitzar MOSFETS més petits i el sistema acaba sent més fiable. També hi ha sortides de potència i falles que podem fer ús per vigilar l'estat i controlar la càrrega més avall de la línia.
Diagrama de blocs funcionals
Detalls de pinyes
| Dins de | 2 | 2 | Jo | Entrada de lògica activa per habilitar el dispositiu. Es connecta a un divisor de resistència. |
| Flt | - | 10 | El | Sortida de drenatge obert (actiu-alt) que indica una falla de sobrecàrrega, fent que el MOSFET s’apagui. |
| Fltb | 10 | - | El | Sortida de drenatge obert (-baix actiu) que indica una falla de sobrecàrrega, apagant el MOSFET. |
| Porta | 7 | 7 | El | Sortida per conduir la porta d’un MOSFET extern. |
| GND | 5 | 5 | - | Connexió mòlta. |
| A fora | 6 | 6 | Jo | Supervisa la potència MOSFET detectant la tensió de sortida. |
| Pàg. | - | 1 | El | Sortida de drenatge obert (actiu-alt) que indica l'estat de potència, basat en la tensió MOSFET. |
| PGB | 1 | - | El | Sortida de drenatge obert (actiu-baix) que indica l'estat de potència de potència, determinat per la tensió MOSFET. |
| Prog | 3 | 3 | Jo | Estableix la dissipació màxima de potència del MOSFET connectant una resistència d’aquest passador a GND. |
| Sentit | 8 | 8 | Jo | Entrada de detecció de corrent per a la tensió de control a través d’una resistència de shunt entre VCC i Sense. |
| Temporitzador | 4 | 4 | I/S | Es connecta a un condensador per definir la durada del temps de la falla. |
| VCC | 9 | 9 | Jo | Subministra la tensió d’entrada d’energia i sentits. |
Diagrama de circuit
Descripció del PI
Dins de
Quan apliquem una tensió de 1,35 V o més a aquest pin particular, s’encén o permet l’interruptor del controlador de la porta.
Si afegim un divisor de resistència externa, deixa que el pin és actuar com un monitor de infravaltatge que vigili els nivells de tensió.
Ara, si anem en bicicleta el pin, aportant -lo baix i, a continuació, és com si estiguéssim colpejant el botó de restabliment per al TPS24710/11/12/13, sobretot si s'ha desactivat anteriorment a causa d'una condició de falla.
És important que no deixem aquest passador flotant que s’ha de connectar a alguna cosa.
Flt
El passador FLT és específicament per a les variants TPS24712/13. Aquesta sortida de drenatge obert actiu entra en un estat d’alta impedància quan el TPS24712/13 ha estat treballant en límit actual durant massa temps fent que el temporitzador de falla caduca.
La manera en què els actes del PIN FLT depèn realment de quina versió de la IC utilitzem. Per al TPS24712 funciona en mode de pany. D'altra banda, el TPS24713 funciona en mode Retry.
Quan estem en mode de pany si el temporitzador de falles s’acaba, s’apaga el MOSFET extern i manté el passador FLT en un estat de drenatge obert. Per restablir aquest mode enganxat, podem anar a cicle o al PIN o al VCC.
Ara, si estem en mode de reintentació quan el temporitzador de falles caduca primer desactiva el MOSFET extern. A continuació, espera que es carreguin i descarreguin setze cicles del temporitzador.
Després d’esperar, intenta reiniciar. Tot aquest procés continua repetint sempre que la falla encara hi sigui. En mode de reintenta, el pin FLT es converteix en drenatge obert cada vegada que el temporitzador de falles desactiva el MOSFET extern.
Si tenim una falla contínua, la forma d'ona FLT es converteix en una sèrie de polsos. Val la pena assenyalar que el passador FLT no s’activa si alguna cosa més desactiva el MOSFET extern com el passador EN un tancament de sobreemplatura o un bloqueig de subvaltatge UVLO. Si no utilitzem aquest pin, podem deixar -lo flotant.
Fltb
El passador FLTB és específicament per al TPS24710/11. Aquesta sortida de drenatge obert de baix actiu es baixa quan el TPS24710/11/12/13 ha estat en un límit actual prou llarg perquè el temporitzador de falles digui 'el temps s'ha acabat'.
La forma en què es comporta el PIN FLTB depèn de la versió IC que utilitzem. El TPS24710 funciona en mode de pany mentre el TPS24711 funciona en mode de reintentació.
Si estem en mode de pestell, un temps d'espera de falles apagarà el MOSFET extern i mantindrà el passador FLTB baix. Per restablir el mode de tancament, podem anar a cicle de EN o VCC. Si estem en mode Retry, primer desactivarà el temps d'espera del MOSFET extern, espereu setze cicles de càrrega i descàrrega del temporitzador i, a continuació, intentareu reiniciar.
Tot aquest procés es repetirà sempre que la falla estigui present. En mode de reintenta, el passador FLTB es tira baix sempre que el temporitzador de falles desactiva el MOSFET extern.
Si hi ha una falla contínua, la forma d'ona FLTB es converteix en una sèrie de polsos. Tingueu en compte que el passador FLTB no s’activa si el MOSFET extern està desactivat per l’ENDUTAMENT DE L’UVLO. Si no utilitzem aquest passador, es pot deixar flotant.
Porta
El passador de la porta és realment important perquè és com conduïm el MOSFET extern essencialment dient -li què cal fer. Per ajudar -vos amb això, hi ha una bomba de càrrega que dóna un corrent de 30 µA. Aquest corrent addicional ajuda al MOSFET extern a funcionar millor.
Per assegurar -se que la tensió entre la porta i la font no surt massa i causen danys, hi ha una pinça fixada a 13,9 volts entre la porta i el VCC. Això és especialment important perquè el VCC sol estar molt a prop del VOut quan les coses funcionen normalment.
Quan posem en marxa un amplificador de transconductància, ajusta detingudament la tensió de la porta d’un MOSFET específic (M1). Això ajuda a limitar el corrent d’Inrush, que és un augment de corrent que pot passar quan s’encén per primera vegada.
Durant aquest temps, el passador del temporitzador està carregant un condensador de temporitzador (CT). Aquesta limitació del corrent d’Inrush continua fins que la diferència de tensió entre la porta i el VCC passa per sobre d’un determinat punt anomenat Tensió d’activació del temporitzador. Aquesta tensió és de 5,9 volts quan el VCC és de 12 volts.
Una vegada que la diferència de tensió supera aquest llindar, el TPS24710/11/12/13 entra en el que s’anomena mode de circuit-rupador.
El voltatge d’activació del temporitzador actua com un disparador un cop que la tensió arriba a l’operació Inrush s’atura i el temporitzador deixa de proporcionar corrent i comença a enfonsar -lo.
Ara, en el mode de trencament de circuit, estem veient constantment el corrent passant per rsense i comparant-lo amb un límit basat en l’esquema de limitació de potència del MOSFET (consulteu el PROG per obtenir més detalls al respecte).
Si el corrent a través de rsense supera aquest límit, el MOSFET M1 s’apagarà per protegir -lo. El passador de la porta també es pot desactivar en algunes situacions específiques.
La porta és enderrocada per una font de corrent d'11-MA quan es produeixen determinades condicions de falla:
El temporitzador de falles es queda sense temps durant una falla de corrent de sobrecàrrega (quan vsense supera els 25 mV).
La tensió Ven cau per sota del seu nivell de conjunt.
El VVCC de tensió es troba per sota del llindar de bloqueig de tensió (UVLO).
Si hi ha un curtcircuit dur a la sortida, la porta es redueix per una font actual molt més forta durant un temps molt curt (13,5 µs).
Això només passa si la diferència de tensió entre VCC i Sense és superior a 60 mV, cosa que ens diu que hi ha una situació d’aturada ràpida. Després d'aquesta ràpida apagada, s'utilitza un corrent d'11-MA per mantenir el MOSFET extern apagat.
Finalment, si el xip es fa massa calent que supera el llindar de sobre-temperatura, el passador de la porta també està desactivat. El passador de la porta es mantindrà baix en mode de pestell per a determinades versions del xip (TPS24710 i TPS24712). Per a altres versions (TPS24711 i TPS24713) intentarà reiniciar periòdicament.
Una cosa important a recordar que no hem de connectar cap resistència externa directament del passador de la porta a terra (GND) o del passador de la porta a la sortida (fora).
GND
El passador GND és bastant senzill, és on ens connectem al terra del sistema. Penseu -hi com el punt de referència comú per a totes les tensions del circuit.
A fora
El passador exterior és realment important per controlar la diferència de tensió entre el desguàs i la font del MOSFET extern també conegut com M1. Aquesta lectura de tensió és necessària tant per a l’indicador d’energia (PG/PGB) com per al motor limitant de potència.
Tots dos confien en mesures precises d’aquest passador per funcionar correctament. Per protegir el passador fora de qualsevol espiga de tensió negativa potencialment perjudicial, haurem d’utilitzar un díode de subjecció o prou condensadors.
Per a situacions en què hi ha molta potència, suggerim un díode Schottky classificat a 3 A i 40 V en un paquet SMC com a bona solució de subjecció.
També hem d’evitar el passador de sortida a GND mitjançant un condensador de ceràmica de baixa impedància. La capacitança d’aquest condensador hauria d’estar en algun lloc entre 10 NF i 1 μF.
Pàg.
El pin PG és específicament per als components TPS24712/13. Aquesta sortida funciona en un mode actiu-alt, cosa que significa que va altament quan les coses són bones i es configuren com a drenatge obert.
Això fa que sigui fàcil connectar -se a convertidors de corrent continu o a altres circuits de control.
El passador PG entra en un estat d’alta impedància, cosa que significa que està essencialment desconnectat quan la tensió de drenatge a la font del FET baixa per sota dels 170 mV. Això passa després d’un curt retard de 3,4 mil·lisegons per evitar falsos desencadenants. Per contra, es reduirà quan el VDS superi els 240 mV.
Després que el VDS de M1 augmenti, el passador PG va a un estat de baixa impedància, cosa que significa que es tira activament baix després del mateix retard de 3,4 ms. Això succeeix quan la porta es tira a GND a causa de qualsevol d'aquestes situacions:
Detectem una falla de corrent de sobrecàrrega que significa v Sentit és superior a 25 mV.
Hi ha un curtcircuit greu a la sortida provocant V (V Cc -Sense) per ser superior a 60 mV, indicant que hem arribat al llindar de tancament de viatge ràpid.
La tensió a V Dins de cau per sota del seu llindar establert.
La tensió a V VCC Les caigudes per sota del llindar de bloqueig de tensió (UVLO).
La temperatura de la matriu supera el llindar de sobre-temperatura (OTSD).
És important recordar que si no teniu previst utilitzar el pin PG, simplement podeu deixar -lo sense connexió. No afectarà el funcionament de la resta del circuit.
PGB
Designem el pin PGB específicament per al dispositiu TPS24710/11. Aquesta sortida particular, en el seu funcionament, funciona amb una configuració baixa activa, i la caracteritzem pel seu disseny de desguàs obert que hem elaborat específicament de manera que es pugui connectar amb aquells convertidors de DC/DC o circuits de control que hi ha aigües avall.
Veiem que el senyal PGB fa una transició, passant a un estat baix un cop observem que la tensió de desguàs a la font (VDS) del transistor de l’efecte de camp (FET) baixa fins a un nivell inferior a 170 mV, això passa després que tinguem un retard de desglossament que dura 3,4 mil·lisegons.
D'altra banda, torna a tornar, anant a un estat de desguàs obert quan el VDS va per sobre dels 240 mV. Després que veiem que els VD de M1 augmenten, cosa que es produeix quan la porta es tira a terra en qualsevol de les circumstàncies que enumerarem a continuació, el PGB entra a un estat d’alta impedància després d’haver esperat el mateix retard de 3,4 ms: retard:
La IC detecta una falla de corrent de sobrecàrrega quan es veu que la tensió vSense supera els 25 mV.
Si la IC troba que hi ha un curtcircuit de sortida greu present, es pot dir perquè la lectura V (VCC - Sense) és superior a 60 mV, cosa que ens diu que s'ha incomplert el llindar de tancament ràpid del viatge.
Observeu que la tensió Ven cau a un nivell per sota del llindar que s'ha designat.
El tensió VCC cau, que es troba per sota del llindar de bloqueig de tensió (UVLO).
Observeu que la temperatura de la matriu augmenta, passant per sobre del llindar de tancament de la temperatura (OTSD).
Val la pena assenyalar que podem deixar aquest passador sense connexió si no necessitem utilitzar -lo.
Resistència de prog
Per regular la potència màxima que permetem a la MOSFET externa durant aquestes condicions d’introducció, hem de connectar una resistència programable (Prog) d’aquest PIN PGB a terra. És crucial que evitem aplicar cap tensió a aquest passador.
Si no necessiteu un límit de potència constant, haureu d’utilitzar una resistència Prog que tingui un valor de 4,99 kΩ. Per determinar quina és la potència màxima, podem utilitzar l’equació següent (1):
R Prog = 3125 / (P Lim * R Sentit + 0,9 mV * V Cc Que)
Amb l’objectiu de calcular el límit de potència basat en un RPROG que ja existeix, hauríem d’aplicar la següent equació PLIM (2) que és el límit de potència permès de MOSFET M1:
P Lim = 3125 / (r Prog * R Sentit ) - (0,9 mV * v (v Cc -Out)) / r Sentit
En aquesta fórmula rsense hi ha la resistència de control de corrent de càrrega que es connecta entre el passador VCC i el passador de sentit. A més, RPROG és la resistència que ens connectem des del PIN PROG a GND.
Mesurem tant RPROG com Rsense en ohms, i mesurem PLIM en watts. Determinem PLIM mirant la tensió tèrmica màxima permesa de MOSFET M1 que podem trobar mitjançant una altra equació:
P Lim <(T J (MAX) - t C (MAX) ) / R Θjc (max Que)
