基于TPS2301的熱插拔電路設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3．1 正常電壓輸出門(mén)限設(shè)置
正常輸出電壓門(mén)限可由VSENSEl管腳來(lái)控制，而VSENSEl管腳電壓則由跨接在輸出V01與GND間的電阻RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM分壓獲得。
將該電壓與芯片內(nèi)部的參考電壓(1．225 V±2％)進(jìn)行比較，可確定實(shí)際輸出電壓是否在輸出允許范圍之內(nèi)。例如輸出電壓為12 V，允許調(diào)整范圍為±lO％，那么，輸出電壓的最低要求為10．8V，因此，可以此計(jì)算出反饋電阻RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM的取值要求。
在選擇RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM阻值時(shí)，應(yīng)盡可能選擇阻值比較大的電阻(10 kΩ以上)，這樣能有效減少不必要的電源損耗。當(dāng)V01小于V01min時(shí)，PWRGDl的輸出將置低，直到V01輸出正常。
3．2 感應(yīng)電阻RSENSE與過(guò)流限制電阻RISET1的選擇
檢測(cè)電阻RSENSE的取值應(yīng)根據(jù)后端負(fù)載的最大工作電流來(lái)選取。假定過(guò)流電流ILMT1=11A，那么，在選擇檢測(cè)電阻時(shí)，就必須選擇允許通過(guò)電流范圍大于11A的檢測(cè)電阻，并確保檢測(cè)電阻上的自身功耗不超過(guò)其額定功率。本設(shè)計(jì)選擇的檢測(cè)電阻的內(nèi)阻為0．003Ω，自身允許功耗為l W。表1提供了部分檢測(cè)電阻的規(guī)格和指標(biāo)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180624.htm
選定檢測(cè)電阻后，即可根據(jù)以下公式來(lái)確定過(guò)流限制電阻RISET1的大小。
3．3 MOSFET的選擇
選擇合適的MOSFET的第一步是選定VDS和ID標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于12 V系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，VDS應(yīng)為30 V或40V，這樣可以處理可能損壞MOSFET的瞬變。MOSFET的ID應(yīng)遠(yuǎn)大于所需的最大值，圖2所示是MOSFET的SOA圖。事實(shí)上，在大電流應(yīng)用中，最重要的指標(biāo)之一是MOSFET的導(dǎo)通電阻RDSON。較小的RDSON能確保MOSFET在正常工作時(shí)具有較小的功耗，并在滿負(fù)載條件下產(chǎn)生最少的熱量。
為防止MOSFET過(guò)熱，應(yīng)考慮MOSFET在直流負(fù)載條件下的功耗。隨著MOSFET溫度的升高，通常額定功率將會(huì)減小或降額，此外，在高溫下工作時(shí)，MOSFET的使用壽命也會(huì)縮短。
本設(shè)計(jì)選擇的MOSFET型號(hào)為IRLR3103，其中VDSS為30 V；RDS(ON)為0．019 Ω；ID為46 A。這樣，根據(jù)后端負(fù)載最大電流為11A就可以計(jì)算出MOSFET上所損耗的功率：
查詢TRLR3103數(shù)據(jù)手冊(cè)可得出RTHIJ=50℃／W，由于MOSFET需要消耗約2．3W的功率，因此，最壞條件下，其溫度可能上升到高于室溫的115℃。降低這個(gè)數(shù)值的一種方法是并聯(lián)使用兩個(gè)或更多的MOSFET，這樣能有效降低RDS(0N)，從而降低MOSFET的功耗。使用兩個(gè)MOSFET時(shí)， 假設(shè)電流在器件間均勻匹配(允許一定的容差)，那么，每個(gè)MOSFET的溫度升高最大值為29℃。
假設(shè)室溫TA為25℃，再加上這個(gè)溫度上升值，那么每個(gè)MOSFET的最大溫度為54℃。
評(píng)論