คอนโทรลเลอร์ Hot Swap 80V อเนกประสงค์ขับเคลื่อน MOSFET ขนาดใหญ่; ปรับปรุงความแม่นยำและการจำกัดกระแสย้อนกลับ

บทนำ การบำรุงรักษาตามปกติและการอัพเกรดเป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง ระบบเครือข่าย และโทรคมนาคมจำเป็นต้องเสียบแผงวงจรใหม่หรือแผงวงจรทดแทนเข้ากับบัส 48V (ทั่วไป) ที่จ่ายไฟ เมื่อเสียบแผงวงจรเข้ากับแบ็คเพลนที่มีกระแสไฟฟ้า ตัวเก็บประจุอินพุตบนบอร์ดสามารถดึงกระแสไฟเข้าที่สูงจากบัสพลังงานของแบ็คเพลนขณะชาร์จ กระแสไฟกระชากอาจทำให้พินคอนเนคเตอร์และส่วนประกอบบอร์ดเสียหายอย่างถาวร รวมทั้งทำให้ระบบจ่ายไฟขัดข้อง ทำให้บอร์ดอื่นๆ ในระบบรีเซ็ต ตระกูล LT4256 ใหม่ (LT4256-1 และ LT4256-2) ให้โซลูชันที่กะทัดรัดและทนทานเพื่อขจัดปัญหาการเสียบปลั๊กร้อนเหล่านี้ LT4256 ได้รับการออกแบบให้เปิดแรงดันไฟฟ้าของบอร์ดในลักษณะที่ควบคุมได้ ทำให้สามารถเสียบหรือถอดบอร์ดออกจากแบ็คเพลนที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ได้อย่างปลอดภัยซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 10.8V ถึง 80V อุปกรณ์นี้มีคุณสมบัติการควบคุมกระแสไฟกระชากที่ตั้งโปรแกรมได้ การย้อนกลับของกระแสไฟ เกณฑ์แรงดันไฟต่ำที่ตั้งโปรแกรมได้โดยมีความทนทาน 1% การป้องกันกระแสไฟเกิน และสัญญาณเอาท์พุตที่มีกำลังไฟฟ้าที่ดี ซึ่งจะระบุเมื่อแรงดันไฟขาออกพร้อม LT4256-1 และ LT4256-2 มีให้ในแพ็คเกจ SO 8 พิน และเข้ากันได้กับพิน LT1641-1 และ LT1641-2 ตระกูล LT4256 อัพเกรด LT1641 และนำเสนอคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เหนือกว่าหลายประการ (ดูตารางที่ 1) โดยต้องมีการปรับเปลี่ยนส่วนประกอบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น 1 ตาราง ความแตกต่างระหว่าง LT1641 และ LT4256 ข้อมูลจำเพาะ LT1641 LT4256 ความคิดเห็น เกณฑ์ UV 1.233V 4V สูงกว่า 1% อ้างอิงสำหรับการป้องกันเสียงรบกวนที่ดีขึ้นและความแม่นยำของระบบ เกณฑ์ FB 1.233V 3.99V สูงกว่า 1% การอ้างอิงเพื่อการป้องกันเสียงรบกวนที่ดีขึ้นและความแม่นยำของระบบ TIMER กระแสไฟ ±70% ±26% การปิดตัวจับเวลา TIMEOUT ที่แม่นยำยิ่งขึ้น V 1.233V 4.65V แรงดันไฟฟ้าทริปที่สูงขึ้นเพื่อภูมิคุ้มกันทางเสียงที่ดีขึ้น GATE IPULLUP 10µA 30µA กระแสไฟที่สูงขึ้นเพื่อรองรับ MOSFET การรั่วไหลที่สูงขึ้นหรืออุปกรณ์คู่ขนาน ตัวต้านทาน GATE 1kΩ 100Ω การชดเชยที่แตกต่างกันสำหรับลูปจำกัดปัจจุบัน Foldback ILIM 12mV 14mV จุดการเดินทางที่จำกัดของกระแสไฟต่างกันเล็กน้อย 47mV ลำดับการเติมพลังงานจุดจำกัดการเดินทางในปัจจุบันที่ต่างกันเล็กน้อย รูปที่ 55 แสดงแอปพลิเคชัน LT1 ทั่วไป ทรานซิสเตอร์ N-channel MOSFET pass (Q1) ภายนอกถูกวางไว้ในพาธพลังงานเพื่อควบคุมลักษณะการเปิดและปิดของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย ตัวเก็บประจุ C1 ควบคุมอัตราการฆ่าของ GATE R7 ให้การชดเชยสำหรับลูปควบคุมปัจจุบัน และ R6 ป้องกันการสั่นของความถี่สูงใน Q1 เมื่อหมุดจ่ายไฟสัมผัสครั้งแรก ทรานซิสเตอร์ Q1 จะถูกพักไว้ พินตัวเชื่อมต่อ VCC และ GND ควรยาวกว่าพินที่ไปที่ R1 ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อมต่อก่อนและปิด LT4256 จนกว่าบอร์ดจะเข้าที่ในคอนเน็กเตอร์จนสุด เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนพิน VCC สูงกว่าเกณฑ์แรงดันตกที่โปรแกรมภายนอก ทรานซิสเตอร์ Q1 จะเปิดขึ้น (รูปที่ 2) แรงดันไฟฟ้าที่ขา GATE เพิ่มขึ้นโดยมีความชันเท่ากับ 30µA/C1 และกระแสไหลเข้าของแหล่งจ่ายคือ: โดยที่ CL คือความจุโหลดทั้งหมด หากแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานความรู้สึกถึง 55mV (โดยทั่วไป) กระแสไฟเข้าจะถูกจำกัดโดยวงจรจำกัดกระแสภายใน รูปที่ 1 แอปพลิเคชันทั่วไป รูปที่ 2 รูปคลื่นเริ่มต้น การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร LT4256 มีขีดจำกัดกระแสไฟย้อนกลับที่ตั้งโปรแกรมได้พร้อมเบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าที่ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรหรือกระแสโหลดมากเกินไป ขีดจำกัดปัจจุบันถูกกำหนดโดยการวางตัวต้านทานความรู้สึก (R5) ระหว่าง VCC และ SENSE เพื่อจำกัดการกระจายพลังงานที่มากเกินไปในทรานซิสเตอร์ส่งผ่านและเพื่อลดแรงดันไฟกระชากที่แหล่งจ่ายอินพุตระหว่างสภาวะไฟฟ้าลัดวงจรที่เอาต์พุต กระแสจะพับกลับตามฟังก์ชันของแรงดันเอาต์พุต ซึ่งตรวจจับได้ภายในพิน FB เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่พิน FB เป็น 0V หากชิ้นส่วนเข้าสู่ขีดจำกัดปัจจุบัน วงจรจำกัดกระแสจะขับเคลื่อนพิน GATE เพื่อบังคับให้ตก 14mV คงที่ตลอดตัวต้านทานความรู้สึก ภายใต้สภาวะกระแสสูง (แต่ไม่ลัดวงจร) เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า FB เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงจาก 0V ถึง 2V แรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมข้ามตัวต้านทานความรู้สึกจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงจาก 14mV ถึง 55mV (ดูรูปที่ 3) ด้วย FB ที่สูงกว่า 2V ค่าคงที่ 55mV จะคงอยู่ตลอดตัวต้านทานความรู้สึก รูปที่ 3 แรงดันกระแสไฟจำกัดกระแสเทียบกับแรงดันพิน FB ในระหว่างการเริ่มต้น ความจุเอาต์พุตขนาดใหญ่อาจทำให้ LT4256 ถึงขีดจำกัดปัจจุบัน ระดับขีดจำกัดปัจจุบันเมื่อ VOUT ต่ำเป็นเพียงหนึ่งในสี่ของระดับขีดจำกัดปัจจุบันภายใต้การทำงานปกติ และมีเวลาจำกัด จึงต้องให้ความเอาใจใส่อย่างระมัดระวังเพื่อประกันการเริ่มต้นที่เหมาะสม เวลาสูงสุดที่ LT4256 ได้รับอนุญาตให้อยู่ในขีด จำกัด ปัจจุบันถูกกำหนดโดยตัวเก็บประจุพิน TIMER ขีดจำกัดปัจจุบัน (ระหว่างการทำงานปกติ) คือ: โดยที่ R5 คือตัวต้านทานความรู้สึก สำหรับตัวต้านทานความรู้สึก 0.02Ω ขีดจำกัดกระแสจะถูกตั้งไว้ที่ 2.75A และพับกลับไปเป็น 700mA หากเอาต์พุตถูกลัดวงจรลงกราวด์ สำหรับการใช้งาน 48V การกระจายพลังงานสูงสุดของ MOSFET ภายใต้สภาวะไฟฟ้าลัดวงจรจะลดลงจาก 132W เป็น 33.6W LT4256 ยังมีเวลาตอบสนองกระแสเกินที่เปลี่ยนแปลงได้ เวลาที่ต้องใช้สำหรับชิ้นส่วนในการควบคุมแรงดันพินของ GATE เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานความรู้สึก R5 วิธีนี้ช่วยขจัดความไวต่อแหลมและกระแสชั่วคราวที่อาจกระตุ้นการตอบสนองขีดจำกัดปัจจุบันโดยไม่จำเป็น และเพิ่มการกระจาย MOSFET Current Limit TIMER พิน TIMER ให้วิธีการตั้งโปรแกรมเวลาสูงสุดที่ชิ้นส่วนได้รับอนุญาตให้ทำงานในขีดจำกัดปัจจุบัน เมื่อวงจรจำกัดกระแสไม่ทำงาน พิน TIMER จะถูกดึงไปที่ GND โดยแหล่งกระแส 3µA เมื่อวงจรจำกัดกระแสทำงาน แหล่งจ่ายกระแสดึง 118µA จะเชื่อมต่อกับพิน TIMER และแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นด้วยความชันเท่ากับ 115µA/C2 เมื่อเลือกเวลาจำกัดกระแสสูงสุดที่ต้องการแล้ว ค่าตัวเก็บประจุคือ: หากพิน TIMER ถึง 4.65V (ทั่วไป) สลักข้อบกพร่องภายในถูกตั้งค่าไว้ทำให้ GATE ถูกดึงให้ต่ำและพิน TIMER จะถูกปล่อยไปที่ GND โดย แหล่งกระแส 3µA LT4256-1 ปิดการทำงานหลังจากเกิดข้อผิดพลาดที่จำกัดในปัจจุบัน LT4256-2 จะไม่เปิดขึ้นอีกจนกว่าแรงดันไฟฟ้าที่พินของ TIMER จะต่ำกว่า 0.65V (ทั่วไป) การตรวจจับแรงดันไฟต่ำ LT4256 ใช้พิน UV (แรงดันไฟต่ำ) เพื่อตรวจสอบ VIN และช่วยให้ผู้ใช้มีความยืดหยุ่นสูงสุดในการตั้งค่าเกณฑ์การทำงาน รูปที่ 1 ยังแสดงการเขียนโปรแกรมระดับ UV ผ่านตัวแบ่งตัวต้านทาน (R1 และ R2) หากพิน UV ต่ำกว่า 3.6V พิน GATE จะถูกดึงให้ต่ำทันทีจนกระทั่งแรงดันพิน UV สูงกว่า 4V หมุด UV ยังใช้เพื่อรีเซ็ตสลักข้อบกพร่องของขีดจำกัดปัจจุบันหลังจากที่ LT4256-1 ได้ปิดสลักแล้ว ทำได้โดยการต่อสายดิน UV pin อย่างน้อย 5µs การทำงานรีสตาร์ทอัตโนมัติและปิดสลัก หลังจากเกิดข้อผิดพลาดในปัจจุบัน LT4256-2 ให้การรีสตาร์ทอัตโนมัติโดยอนุญาตให้ Q1 เปิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าบนพิน TIMER เพิ่มขึ้นเป็น 650mV หากสภาวะกระแสเกินที่เอาต์พุตยังคงอยู่ วัฏจักรจะทำซ้ำตัวเองจนกว่าสภาวะกระแสเกินจะบรรเทาลง รอบการทำงานภายใต้สภาวะไฟฟ้าลัดวงจรคือ 3% ซึ่งป้องกัน Q1 จากความร้อนสูงเกินไป (ดูรูปที่ 4) รูปที่ 4 รูปคลื่นจำกัดกระแส LT4256-2 LT4256-1 ปิดการทำงานหลังจากเกิดข้อผิดพลาดในปัจจุบัน (ดูรูปที่ 5) หลังจากที่ LT4256-1 หยุดทำงาน จะสามารถสั่งให้รีสตาร์ทโดยหมุน UV ไปที่พื้นแล้วสูงกว่า 4V คำสั่งนี้สามารถยอมรับได้หลังจากที่พิน TIMER คายประจุต่ำกว่าเกณฑ์ 0.65V (ทั่วไป) (เพื่อป้องกันทรานซิสเตอร์ที่ร้อนเกินไป Q1) รูปที่ 5. รูปคลื่นจำกัดกระแส LT4256-1 การตรวจจับกำลังไฟฟ้าที่ดี LT4256 มีเครื่องเปรียบเทียบสำหรับตรวจสอบแรงดันไฟขาออก แรงดันเอาต์พุตจะถูกตรวจจับผ่านพิน FB ผ่านสตริงตัวต้านทานภายนอก หากพิน FB สูงกว่า 4.45V เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะปล่อยพิน PWRGD เพื่อให้สามารถดึงขึ้นจากภายนอกได้ เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ (พิน PWRGD) เป็นโอเพนคอลเลคเตอร์ที่สามารถทำงานได้จากแรงดันไฟดึงสูงถึง 80V โดยไม่ขึ้นกับ VCC GATE Pin พิน GATE ถูกยึดไว้ที่สูงสุด 12.8V เหนือแรงดัน VCC แคลมป์นี้ออกแบบมาเพื่อจมกระแสปั๊มประจุภายใน ต้องใช้ซีเนอร์ไดโอดภายนอกจาก VOUT ถึง GATE เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตอยู่ระหว่าง 12V ถึง 15V แรงดันของเกทไดรฟ์ขั้นต่ำคือ 4.5V และต้องใช้ MOSFET ระดับลอจิก เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงกว่า 20V แรงดันไฟฟ้าของเกทไดรฟ์อย่างน้อย 10V และสามารถใช้ MOSFET ที่มีแรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์มาตรฐานได้ บทสรุป ชุดการป้องกันและการตรวจสอบขั้นสูงที่ครอบคลุมของ LT4256 ทำให้สามารถใช้งานได้ในโซลูชัน Hot Swap™ ที่หลากหลาย สามารถตั้งโปรแกรมให้ควบคุมอัตราการฆ่าแรงดันเอาต์พุตและกระแสไหลเข้า มีเกณฑ์แรงดันตกที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ และตรวจสอบแรงดันเอาต์พุตผ่านพิน PWRGD LT4256 นำเสนอโซลูชัน Hot Swap ที่เรียบง่ายและยืดหยุ่นด้วยการเพิ่มส่วนประกอบภายนอกเพียงไม่กี่ชิ้น

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ