多重轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電流限制

引言
　　在ATCA構(gòu)架中，每個(gè)Carrier Blade設(shè)備都包括多達(dá)8個(gè)AMC模塊，而這些模塊均需熱插拔保護(hù)。載波板為每個(gè)AMC模塊提供了兩個(gè)主要電源：一個(gè)3.3V管理電源以及一個(gè)12V有效負(fù)載電源。

　　為幫助設(shè)計(jì)人員滿足這些要求，TI設(shè)計(jì)了一款全功能雙插槽AMC控制器TPS2359，以提供支持兩個(gè)AMC模塊所必須的所有保護(hù)和監(jiān)控電路。該控制器全面集成了管理電源浪涌控制、過流保護(hù)以及FET ORing功能。添加兩個(gè)外部電源晶體管可為每一個(gè)有效負(fù)載電源通道提供所有這些相同的功能。圖1所示為雙通道AMC應(yīng)用的簡化結(jié)構(gòu)圖，兩個(gè)通道由同一個(gè)電源供電。也可使用獨(dú)立電源為這兩個(gè)通道供電。

　　該獨(dú)特的控制器集成了有效負(fù)載電源和管理電源通道的精確的電流限制功能。有效負(fù)載電源電流限制的每個(gè)通道使用三個(gè)外部電阻，以滿足8.25A±10% ATCA規(guī)范。管理電源電流限制的每個(gè)通道使用一個(gè)外部電阻，以滿足195mA±15%的規(guī)范。

　　高精度電流限制

　　圖2所示為該控制器的有效負(fù)載電流限制電路的簡化結(jié)構(gòu)圖。放大器A1通過檢測電阻器兩端的電壓來監(jiān)控負(fù)載電流ILOAD。管理電源通道采用類似的電路，不同的是集成了電阻器RSENSE和RSET。

　　電流限制電路包括放大器A1和A2。放大器A1使外部電阻器RSET兩端的電壓與外部電阻器RSENSE兩端的電壓相等。流經(jīng)RSET的電流同時(shí)也會(huì)流經(jīng)外部電阻器RSUM，從而在SUMA引腳上生成了一個(gè)如下式所示的電壓：

　　放大器A2會(huì)檢測SUMA引腳上的電壓。只要該電壓保持在675mV以下，放大器就向PASSA提供30µA的電流。當(dāng)SUMA引腳上的電壓超過675mV時(shí)，放大器A2開始從PASSA吸收電流。導(dǎo)通FET MPASS的柵-源電壓會(huì)不斷下降，直到放大器A2兩個(gè)輸入端上的電壓平衡為止，此時(shí)流經(jīng)該通道的電流為：

　　取RSENSE=5mΩ和RSUM=6810Ω的典型值，則得出：

　　ILIMIT = (0.0198A/W)◊RSET

　　為設(shè)置MicroTCA規(guī)范所要求的8.25A電流限制，選擇RSET=417Ω。最新的EIA標(biāo)準(zhǔn)1%電阻為422Ω。該電阻使系統(tǒng)可以為一個(gè)80W AMC模塊供電。

　　有效負(fù)載和管理通道都有其自己的可編程默認(rèn)定時(shí)器。只要各自的通道進(jìn)入電流限制，這些定時(shí)器就會(huì)開啟。如果一個(gè)通道處于電流限制狀態(tài)時(shí)間過長且默認(rèn)定時(shí)器超時(shí)，該通道會(huì)將導(dǎo)通的FET關(guān)閉并報(bào)告錯(cuò)誤狀態(tài)。管理通道集成了過溫關(guān)斷(OTSD)特性。如果內(nèi)部導(dǎo)通電阻附近的裸片溫度超過了大約140℃，管理通道保持在電流限制狀態(tài)的時(shí)間足夠長，OTSD特性會(huì)發(fā)生跳變。一旦出現(xiàn)這種情況，運(yùn)行在電流限制狀態(tài)的管理通道就會(huì)關(guān)閉。這一特性避免了故障時(shí)間過長而對內(nèi)部導(dǎo)通晶體管造成的損壞。

　　電流限制反饋環(huán)路具有特定的響應(yīng)時(shí)間。諸如短路負(fù)載之類的嚴(yán)重故障要求有快速的響應(yīng)以避免對導(dǎo)通FET的損壞或電壓軌電壓驟降。TPS2359包括了一個(gè)快速跳變比較器，該比較器會(huì)在這些條件下關(guān)閉該通道(盡管在本文中未談及這一問題)。此外，該控制器還支持更多阻斷FET的ORing功能。這一特性可阻斷當(dāng)輸出-輸入差動(dòng)電壓超過3mV時(shí)的反向傳導(dǎo)。