זה מווסת את זרם הזינוק בכל פעם שמתקין רכיב ומגן מפני מעגלים קצרים ובעיות זרם יתר בזמן שהרכיב נמצא בשימוש.
זה מאפשר החלפת רכיבים, שיפורים או תחזוקה פגומים מבלי לכבות את המערכת כולה, שהיא קריטית עבור מערכות זמינות גבוהה כמו שרתים ומתגי רשת.
סקירה כללית
ביישומי החלפה חמה, הפונקציה העיקרית של TPS2471X היא להניע באופן אמין MOSFET חיצוני N-Channel במהירות 2.5 V עד 18 V. באמצעות תזמון תקלות ומגבלות זרם מתכווננות, הוא מגן על האספקה והעומס מפני זרם מוגזם במהלך ההפעלה.
בנוסף, המעגל מבטיח כי ה- MOSFET החיצוני נשאר בתוך שטח ההפעלה הבטוח שלו (SOA). זה שולט גם בזרם הרס. יתר על כן, שימוש באספקת חשמל זו להחלפה חמה תוכלו כעת להחליף חלקים פגומים במעגל העומס מבלי שתצטרכו לכבות את כוח הקלט.
TPS24710/11/12/13 הוא סוג של בקר שקל לנו להשתמש בו. זה נועד לעבוד עם מתחים מ- 2.5 וולט ל -18 וולט וזה מה שהם מכנים בקר חריף חם וזה אומר שהוא מסוגל לשלוט בבטחה ב- MOSFET חיצוני N-CHANNEL.
כמו כן, אנו יכולים לראות שיש לו מגבלת זרם וזמן התקלה הניתנת לתכנות ואלה שם כדי לשמור על האספקה והעומס מבטיחות יותר מדי זרם כשאנחנו מתחילים את הדברים.
לאחר הפעלת המכשיר אנו נותנים לזרמים לעבור מעל הגבול שנבחר על ידי המשתמש אך רק עד שקורה פסק זמן שתוכנת. עם זאת, אם יש באמת אירועי עומס יתר גדולים, אנו ננתק מייד את העומס מהמקור.
העניין הוא שסף החוש הנוכחי הוא נמוך הוא בגובה 25MV והוא מדויק מאוד ולכן אנו מסוגלים להשתמש בנגדי חוש קטנים יותר ועובדים טוב יותר, מה שאומר שיש פחות כוח שאבד וטביעת הרגל קטנה יותר.
בנוסף, הגבלת הכוח הניתנת לתכנות מוודאת שה- MOSFET החיצוני עובד תמיד באזור SOA באזור ההפעלה הבטוח שלו.
בגלל זה אנו מסוגלים להשתמש ב- MOSFETs קטנים יותר והמערכת בסופו של דבר אמינה יותר. כמו כן, ישנם תפוקות טובות ותקלות בהן אנו יכולים להשתמש בהם כדי לפקוח עין על הסטטוס ולשלוט בעומס בהמשך הקו.
תרשים בלוק פונקציונלי
פרטי Pinout
| ב | 2 | 2 | אֲנִי | קלט לוגי פעיל-גבוה להפעלת המכשיר. מתחבר למחלקת נגדים. |
| Flt | - | 10 | THE | פלט ניקוז פתוח (פעיל-גבוה) המסמל תקלת עומס יתר, וגורם ל- MOSFET לכבות. |
| Fltb | 10 | - | THE | פלט ניקוז פתוח (פעיל-נמוך) המציין תקלת עומס יתר, מכבה את ה- MOSFET. |
| שַׁעַר | 7 | 7 | THE | פלט לנהיגה בשער MOSFET חיצוני. |
| GND | 5 | 5 | - | חיבור קרקע. |
| הַחוּצָה | 6 | 6 | אֲנִי | מפקח על כוח MOSFET על ידי חישת מתח יציאה. |
| עמ ' | - | 1 | THE | פלט ניקוז פתוח (פעיל-גבוה) המעיד על מצב טוב-כוח, המבוסס על מתח MOSFET. |
| PGB | 1 | - | THE | פלט ניקוז פתוח (פעיל-נמוך) המסמן את מצב טובי הכוח, שנקבע על ידי מתח MOSFET. |
| פרוג | 3 | 3 | אֲנִי | מגדיר את פיזור הכוח המרבי של ה- MOSFET על ידי חיבור נגד מסיכה זו ל- GND. |
| לָחוּשׁ | 8 | 8 | אֲנִי | כניסת חישה זרם לניטור מתח על פני נגן shunt בין VCC לחוש. |
| שָׁעוֹן עֶצֶר | 4 | 4 | I/O. | מתחבר לקבל להגדרת משך תזמון התקלות. |
| VCC | 9 | 9 | אֲנִי | מספק כוח ומרגיש מתח קלט. |
תרשים מעגלים
תיאור סיכה
ב
כאשר אנו מורחים מתח של 1.35 וולט ומעלה על ה- en הספציפי הזה הוא מופעל או מאפשר את המתג עבור מנהל ההתקן של השער.
אם אנו מוסיפים מחלק נגד חיצוני הוא מאפשר ל- EN PIN להתנהג כמו צג מפלח עוקב אחר רמות המתח.
עכשיו אם אנו מחכילים את ה- en pin על ידי הבאתו נמוכה ואז חזרה לגובה זה כאילו אנו לוחצים על כפתור האיפוס עבור TPS24710/11/12/13 במיוחד אם הוא נצמד בעבר בגלל מצב תקלה.
חשוב שלא נשאיר את הסיכה הזו צפה שהיא צריכה להיות מחוברת למשהו.
Flt
סיכת ה- FLT מיועדת במיוחד עבור גרסאות TPS24712/13. תפוקת ניקוז פתוח פעילה זו עוברת למצב עכבה גבוה כאשר TPS24712/13 עובד בגבול הנוכחי במשך זמן רב מדי וגורם לתוקף טיימר התקלה.
אופן פעולתו של סיכת ה- FLT באמת תלויה באיזו גרסה של ה- IC אנו משתמשים. עבור TPS24712 זה עובד במצב תפס. מצד שני TPS24713 פועל במצב ניסיון חוזר.
כאשר אנו במצב תפס אם טיימר התקלה נגמר הוא מכבה את ה- MOSFET החיצוני ושומר על סיכת ה- FLT במצב של ניקוז פתוח. כדי לאפס את המצב הנצמד הזה נוכל לרכוב על סיכת ה- EN או את ה- VCC.
כעת אם אנו נמצאים במצב ניסיון חוזר כאשר טיימר התקלה יפוג אותו תחילה מכבה את ה- MOSFET החיצוני. ואז זה מחכה לשש עשרה מחזורי טיימר לטעינה ופריקה.
אחרי שהמתנה זה מנסה להפעיל מחדש. כל התהליך הזה ממשיך לחזור כל עוד התקלה עדיין שם. במצב ניסיון חוזר סיכת ה- FLT הופכת לניקוי פתוח בכל פעם שטיימר התקלה מבטל את ה- MOSFET החיצוני.
אם יש לנו תקלה רציפה, צורת הגל FLT הופכת לסדרת פולסים. ראוי לציין כי סיכת ה- FLT אינה מפעילה אם משהו אחר מבטל את ה- MOSFET החיצוני כמו ה- en pin כיבוי יתר של טמפרטורה או נעילה של UVLO. אם איננו משתמשים בסיכה זו אנו יכולים להשאיר אותו צף.
Fltb
סיכת ה- FLTB היא במיוחד עבור TPS24710/11. תפוקת ניקוז פתוח פעילה-נמוכה זו נמוכה כאשר TPS24710/11/12/13 נמצא במגבלה הנוכחית מספיק זמן כדי שטיימר התקלה יגיד 'הזמן למעלה'.
כיצד מתנהג סיכת ה- FLTB תלויה בגרסת ה- IC בה אנו משתמשים. ה- TPS24710 עובד במצב תפס ואילו TPS24711 עובד במצב ניסיון חוזר.
אם אנו במצב תפס פסק זמן תקלה יכבה את ה- MOSFET החיצוני ויחזיק את סיכת ה- FLTB נמוכה. כדי לאפס את מצב התפס נוכל לרכוב על EN או VCC. אם אנו נמצאים במצב ניסיון חוזר, פסק זמן תקלה יכבה תחילה את ה- MOSFET החיצוני, המתן לשש עשרה מחזורי טעינה ושחרור טיימר ואז נסה להפעיל מחדש.
כל התהליך הזה יחזור כל עוד התקלה קיימת. במצב ניסיון חוזר סיכת ה- FLTB נמשכת נמוכה בכל פעם שטיימר התקלה מבטל את ה- MOSFET החיצוני.
אם יש תקלה רציפה, צורת הגל FLTB הופכת לסדרת פולסים. זכור כי סיכת ה- FLTB אינה מפעילה אם ה- MOSFET החיצוני מושבת על ידי כיבוי או UVLO בטמפרטורה יתר. אם איננו משתמשים בסיכה זו ניתן להשאיר צף.
שַׁעַר
סיכת השער חשובה באמת מכיוון שכך אנו מניעים את ה- MOSFET החיצוני בעצם אומר לו מה לעשות. כדי לעזור בכך יש משאבת מטען שנותנת זרם של 30 μA. זרם נוסף זה מסייע ל- MOSFET החיצוני לבצע ביצועים טובים יותר.
כדי לוודא שהמתח בין השער למקור אינו גבוה מדי וגורם נזק יש מהדק שנקבע על 13.9 וולט בין השער ל- VCC. זה חשוב במיוחד מכיוון ש- VCC בדרך כלל קרוב מאוד ל- VOUT כאשר הדברים פועלים כרגיל.
כאשר אנו מתחילים תחילה מגבר מוליך מוליך מתאים בזהירות את מתח השער של MOSFET ספציפי (M1). זה עוזר להגביל את הזרם האינסומי שהוא גל של זרם שיכול לקרות כשאתה מדליק לראשונה משהו.
במהלך תקופה זו סיכת הטיימר טוענת קבל טיימר (CT). הגבלה זו של זרם ההרוש נמשכת עד שההבדל המתח בין השער ל- VCC עובר על נקודה מסוימת הנקראת מתח ההפעלה של הטיימר. מתח זה הוא 5.9 וולט כאשר VCC נמצא ב 12 וולט.
ברגע שההבדל המתח עובר על סף זה, TPS24710/11/12/13 נכנס למה שמכונה מצב פורץ מעגלים.
מתח ההפעלה של הטיימר פועל כמו טריגר ברגע שהמתח פוגע בו מצביע על פעולת ההרשמה נעצרת והטיימר מפסיק לספק זרם ומתחיל לשקוע אותו במקום.
כעת במצב שובר מעגלים אנו צופים כל הזמן בזרם שעובר על RSENSE ומשווים אותו למגבלה המבוססת על תוכנית הגבלת הכוח של ה- MOSFET (עיין בפרוג לפרטים נוספים על כך).
אם הזרם דרך RSENSE יעבור על גבול זה, MOSFET M1 יכבה כדי להגן עליו. ניתן להשבית את סיכת השער במספר מצבים ספציפיים.
השער מושך על ידי מקור זרם של 11 MA כאשר מתרחשים תנאי תקלה מסוימים:
טיימר התקלות נגמר הזמן במהלך תקלה בזרם עומס יתר (כאשר vSense עובר על 25 mV).
המתח צונח מתחת לרמת הקבועה שלו.
VVCC המתח יורד מתחת לסף הנעילה מתחת למתח (UVLO).
אם יש קציר קשה בפלט, השער מושך על ידי מקור זרם חזק בהרבה לזמן קצר מאוד (13.5 מיקרו).
זה קורה רק אם ההבדל במתח בין VCC לחוש הוא יותר מ- 60 mV שאומר לנו שיש מצב כיבוי מהיר. לאחר כיבוי מהיר זה משמש זרם 11-MA כדי לשמור על כיבוי ה- MOSFET החיצוני.
לבסוף אם השבב מתחמם מדי מעבר לסף הכיבוי של טמפרטורת יתר, גם סיכת השער מושבתת. סיכת השער תישאר נמוכה במצב תפס עבור גרסאות מסוימות של השבב (TPS24710 ו- TPS24712). עבור גרסאות אחרות (TPS24711 ו- TPS24713) זה ינסה מדי פעם להפעיל מחדש.
דבר חשוב לזכור שאסור לנו לחבר שום נגן חיצוני ישירות מסיכת השער לקרקע (GND) או מסיכת השער לפלט (OUT).
GND
סיכת ה- GND די פשוטה, והיא המקום בו אנו מתחברים לקרקע של המערכת. חשבו על זה כנקודת ההתייחסות הנפוצה לכל המתחים במעגל.
הַחוּצָה
סיכת החוץ חשובה באמת לניטור הפרש המתח בין הניקוז למקור ה- MOSFET החיצוני המכונה גם M1. קריאת מתח זו נחוצה הן למחוון הטוב ביותר (PG/PGB) והן למנוע המגביל כוח.
שניהם מסתמכים על מדידות מדויקות מסיכה זו כדי לעבוד כראוי. כדי להגן על הסיכה החוצה מפני כל דוקרני מתח שליליים שעלולים להזיק, עלינו להשתמש בדיודה מהידוק או מספיק קבלים.
במצבים שבהם יש הרבה כוח אנו מציעים דיודה שוטקי המדורגת ב -3 ו -40 וולט בחבילת SMC כפתרון הידוק טוב.
עלינו לעקוף את הסיכה החוצה ל- GND באמצעות קבל קרמיקה בעלת עכבה נמוכה. הקיבול של קבל זה צריך להיות איפשהו בין 10 NF ל -1 מיקרו -פה.
עמ '
סיכת ה- PG מיועדת במיוחד לרכיבי TPS24712/13. פלט זה פועל במצב פעיל-גבוה, כלומר הוא הולך גבוה כאשר הדברים טובים ומוגדרים כניזוז פתוח.
זה מקל על החיבור לממירי DC/DC או למעגלי ניטור אחרים.
סיכת ה- PG נכנסת למצב של עכבה גבוהה שמשמעותה היא מנותקת למעשה כאשר מתח הניקוז למקור של ה- FET יורד מתחת ל 170 mV. זה קורה לאחר עיכוב קצר של 3.4 אלפיות השנייה כדי להימנע מפעילות שווא. לעומת זאת זה ימשוך כאשר ה- VDS יעלה מעל 240 mV.
לאחר ש- VDS של M1 מגדיל, סיכת ה- PG עוברת למצב של עכבה נמוכה, מה שאומר שהוא נמשך באופן פעיל לאחר אותו עיכוב של 3.4 מילימטרים. זה קורה כאשר השער נמשך ל- GND בגלל כל אחד מהמצבים הללו:
אנו מגלים תקלה זרם עומס יתר שמשמעותו V לָחוּשׁ גדול מ- 25 mV.
יש קציר קצר בפלט הגורם ל- V (v CC -חוש) להיות גדול מ- 60 mV המציין שהגענו לסף הכיבוי של הלוך ושוב.
המתח ב v ב צונח מתחת לסף הסט שלו.
המתח ב v VCC צונח מתחת לסף הנעילה מתחת למתח (UVLO).
הטמפרטורה של המות עוברת מעל סף הכיבוי של טמפרטורת יתר (OTSD).
חשוב לזכור שאם אינך מתכנן להשתמש בסיכת PG אתה יכול פשוט להשאיר אותו ללא קשר. זה לא ישפיע על פעולת שאר המעגל.
PGB
אנו מייעדים את סיכת ה- PGB באופן ספציפי למכשיר TPS24710/11. הפלט הספציפי הזה, בפעולה, פועל עם תצורה נמוכה פעילה, ואנחנו מאפיינים אותה בעיצוב הניקוז הפתוח שלו שיצרנו באופן ספציפי כך שהוא יכול להתחבר לאותם ממירי DC/DC או מעגלי ניטור שנמצאים במורד הזרם ממנו.
אנו רואים כי אות ה- PGB מבצע מעבר, ועובר למצב נמוך ברגע שאנו מבחינים כי המתח המנקז למקור (VDs) של טרנזיסטור אפקט השדה (FET) יורד לרמה מתחת ל -170 מגה וולט, זה קורה לאחר שיש לנו עיכוב Deglitch שנמשך 3.4 אלפיות שנייה.
מצד שני, הוא חוזר לאחור, הולך למצב ניקוז פתוח כאשר ה- VDS עובר מעל 240 mV. לאחר שאנו רואים את ה- VDs של M1 מתגברים, דבר שמתרחש כאשר השער נמשך לקרקע תחת כל אחת מהנסיבות שנפרט למטה, ה- PGB ייכנס למצב של עכבה גבוהה לאחר שחיכינו לאותה עיכוב של 3.4 ms deglitch:
ה- IC מזהה תקלה בזרם עומס יתר כאשר הוא רואה כי מתח ה- vSense עובר מעל 25 mV.
אם ה- IC יגלה שיש קיצור קצר של פלט חמור, הוא יכול לדעת מכיוון שקריאת V (VCC - Sense) גדולה מ- 60 mV, מה שמספר לנו כי סף הכיבוי המהיר של הטיול נפרץ.
שימו לב שהמתח Ven נופל לרמה מתחת לסף שהוגדר עבורו.
מתח VCC מטבל, הולך מתחת לסף נעילת המתח (UVLO).
שימו לב שטמפרטורת המוות עולה, עוברת מעל סף כיבוי טמפרטורת יתר (OTSD).
ראוי לציין שאנחנו יכולים להשאיר את הסיכה הזו לא מחוברת אם איננו צריכים להשתמש בו.
נגד פרוג
כדי לווסת את הכוח המרבי שאנו מאפשרים ב- MOSFET M1 החיצוני בתנאים אלה, עלינו לחבר נגן (PROG) לתכנות (PROG) מ- PGB זה לקרקע. חשוב מאוד שנמנע מפני מתח כלשהו על סיכה זו.
אם אינך זקוק למגבלת כוח קבועה, עליך להעסיק נגן פרוג שיש לו ערך של 4.99 קילו. כדי לקבוע מה הכוח המרבי, אנו יכולים להשתמש במשוואה הבאה (1):
ר ' פרוג = 3125 / (P Lim * R לָחוּשׁ + 0.9 mV * v CC )
לצורך חישוב מגבלת הכוח על בסיס RPROG שכבר קיים עלינו ליישם את משוואת הפליה הבאה (2) שהיא גבול הכוח המותר של MOSFET M1:
עמ ' Lim = 3125 / (r פרוג * R לָחוּשׁ ) - (0.9 mV * v (v CC -אוט)) / r לָחוּשׁ
בנוסחה זו RSENSE הוא הנגד הניטור זרם העומס המחובר בין סיכת ה- VCC לסיכת החוש. כמו כן, RPROG הוא הנגד שאנו מתחברים מהסיכה הפרוגית ל- GND.
אנו מודדים גם RPROG וגם RSENSE באוהם, ואנחנו מודדים את הפחים בוואט. אנו קובעים את הפלים על ידי התבוננות במתח התרמי המרבי המותר של MOSFET M1 אותו אנו יכולים למצוא באמצעות משוואה אחרת:
עמ ' Lim <(T J (מקסימום) - t C (מקסימום) ) / R Θjc (מקסימום )
