Sokoldalú 80 V -os Hot Swap vezérlők nagy MOSFET -eket hajtanak meg; Javítani kell a pontosságot és a visszahajtási áramkorlátozást

Bevezetés A rendszeres karbantartás és a nagy megbízhatóságú számítástechnikai, hálózati és távközlési rendszerek korszerűsítése megköveteli, hogy új vagy cserélhető áramköri lapokat helyezzen be egy 48 V -os (tipikus) buszba. Amikor áramköri lapot helyeznek be egy feszültség alatt álló hátlapba, a kártyán lévő bemeneti kondenzátorok töltés közben nagy bekapcsolási áramot tudnak felvenni a hátlap tápsínéről. A bekapcsolási áram véglegesen károsíthatja a csatlakozócsapokat és a kártya alkatrészeit, valamint meghibásíthatja a rendszer tápellátását, és a rendszer többi lapját visszaállíthatja. Az új LT4256 család (LT4256-1 és LT4256-2) kompakt és robusztus megoldást kínál a forró dugulási problémák kiküszöbölésére. Az LT4256-ot úgy tervezték, hogy ellenőrzött módon kapcsolja be a kártya tápfeszültségét, lehetővé téve a kártya biztonságos behelyezését vagy eltávolítását egy feszültség alatt álló hátlapról, amelynek tápfeszültsége 10.8 V és 80 V között van. A készülék programozható bekapcsolási áramszabályozással, áramvisszahajtással, programozható feszültségcsökkenési küszöbértékkel 1%-os tűréshatárral, túláramvédelemmel és jó teljesítményű kimeneti jellel rendelkezik, amely jelzi, ha a kimeneti tápfeszültség készen áll. Az LT4256-1 és LT4256-2 8 tűs SO csomagban kerül forgalomba, és tűvel kompatibilisek az LT1641-1 és LT1641-2 készülékekkel. Az LT4256 család frissíti az LT1641 -et, és számos kiváló elektromos előírást kínál (lásd az 1. táblázatot), amelyek csak néhány apró alkatrész -módosítást igényelnek. Táblázat 1. Különbségek az LT1641 és az LT4256 között. Műszaki adatok LT1641 LT4256 Megjegyzések UV küszöb 1.233 V 4 V magasabb 1% -os referencia a jobb zajállóságért és a rendszer pontosságáért FB küszöb 1.233 V 3.99 V Magasabb 1% -os referencia a jobb zajállóság és a rendszer pontossága érdekében V 70V 26V Magasabb kioldási feszültség a jobb zajmentesség érdekében GATE IPULLUP 1.233µA 4.65µA Nagyobb áram a nagyobb szivárgás MOSFET -ek vagy párhuzamos eszközök elhelyezésére Enyhén eltérő áramkorlát kioldási pont bekapcsolási sorrend Az 10. ábra egy tipikus LT30 alkalmazást mutat be. A tápfeszültség be- és kikapcsolási karakterisztikájának vezérléséhez egy külső N-csatornás MOSFET-tranzisztor (Q1) van elhelyezve a tápellátásban. A C1 kondenzátor szabályozza a GATE fordulatszámát, az R7 kompenzálja az áramszabályozó hurkot, és az R6 megakadályozza a nagyfrekvenciás ingadozásokat Q1 -ben. Amikor a tápcsapok először érintkeznek, a Q1 tranzisztor ki van kapcsolva. A VCC és a GND csatlakozó érintkezőinek hosszabbnak kell lenniük, mint az R1-hez csatlakozó érintkezők, így először csatlakozzanak, és tartsák kikapcsolt az LT4256-ot, amíg a kártya teljesen be nem illeszkedik a csatlakozójába. Ha a VCC érintkezőn lévő feszültség meghaladja a külsőleg programozott feszültségcsökkenési küszöböt, a Q1 tranzisztor bekapcsol (2. ábra). A GATE csap feszültsége 30µA/C1 meredekséggel emelkedik, és a tápfeszültség bekapcsolási árama: ahol CL a teljes terhelési kapacitás. Ha az érzékelő ellenálláson lévő feszültség eléri az 55 mV-ot (tipikus), a bekapcsolási áramot a belső áramkorlátozó áramkör korlátozza. 1. ábra. Tipikus alkalmazás. 2. ábra Indítási hullámformák. Rövidzárlat elleni védelem Az LT4256 programozható visszahajtható áramkorláttal rendelkezik egy elektronikus megszakítóval, amely véd a rövidzárlatok és a túlzott terhelési áramok ellen. Az áramkorlátot úgy állítjuk be, hogy egy érzékelési ellenállást (R5) helyezünk a VCC és a SENSE közé. Az áteresztő tranzisztorban a túlzott teljesítménydisszisztor korlátozása és a bemeneti tápfeszültség-csúcsok csökkentése érdekében a kimeneti rövidzárlatok során az áram visszahajlik a kimeneti feszültség függvényében, amelyet az FB érintkezőn belül érzékel. Ha az FB érintkezőn a feszültség 0 V, és az alkatrész áramkorlátba megy, az áramkorlátozó áramkör meghajtja a GATE érintkezőt, hogy állandó 14 mV-os csökkenést kényszerítsen az érzékelési ellenálláson. Nagy áramerősség (de nem rövidzárlat) körülmények között, amikor az FB feszültség lineárisan 0 V-ról 2 V-ra nő, az érzékelési ellenálláson lévő szabályozott feszültség lineárisan 14 mV-ról 55 mV-ra nő (lásd 3. ábra). 2 V feletti FB esetén állandó 55 mV feszültség marad fenn az érzékelési ellenálláson keresztül. 3. ábra Áramhatár -érzékelő feszültség vs FB pin feszültség. Indításkor a nagy kimeneti kapacitás miatt az LT4256 áramkorlátba léphet. A jelenlegi határszint, ha a VOUT alacsony, normál üzemben csak egynegyede a jelenlegi határértéknek, és időkorlátos, ezért gondos odafigyelésre van szükség a megfelelő indítás biztosításához. Az LT4256 maximális időtartamát, amely az áramkorlátban maradhat, a TIMER pin kondenzátor határozza meg. Az áramhatár küszöbértéke (normál működés közben): ahol R5 az érzékelő ellenállás. 0.02Ω érzékelő ellenállás esetén az áramkorlát 2.75A -ra van állítva, és visszacsukódik 700mA -ra, ha a kimenet testzárlatos. 48 V -os alkalmazás esetén a MOSFET csúcsteljesítmény -eloszlása ​​rövidzárlat esetén 132 W -ról 33.6 W -ra csökken. Az LT4256 változó túláram -válaszidőt is tartalmaz. Az alkatrészhez szükséges idő a GATE csapfeszültség szabályozására arányos az érzékelő R5 feszültségével. Ez segít kiküszöbölni az érzékenységet az áramcsúcsokra és tranziensekre, amelyek egyébként szükségtelenül áramkorlátozási reakciót válthatnak ki, és növelhetik a MOSFET eloszlását. Áramkorlát IDŐZÍTŐ Az IDŐZÍTŐ csap lehetővé teszi az alkatrész maximális időtartamának programozását az áramkorlátban. Ha az áramkorlátozó áramkör nem aktív, a TIMER csapot a 3µA áramforrás GND -re húzza. Amikor az áramkorlátozó áramkör aktívvá válik, egy 118µA felhúzóáramforrást csatlakoztatnak a TIMER csaphoz, és a feszültség 115µA/C2 meredekséggel emelkedik. A kívánt maximális áramkorlát idő kiválasztása után a kondenzátor értéke a következő: Ha a TIMER csap eléri a 4.65 V -ot (tip), akkor a belső hibás retesz be van állítva, ami miatt a GATE -t le kell húzni, és a TIMER -csapot a GND -re kell levezetni 3µA áramforrás. Az LT4256-1 kikapcsol egy áramkorlát hiba miatt. Az LT4256-2 nem kapcsol be újra, amíg a TIMER csap feszültsége 0.65 V alá nem csökken (tip). Alulfeszültség érzékelés Az LT4256 az UV (alulfeszültségű) tűt használja a VIN figyelésére, és lehetővé teszi a felhasználó számára a legnagyobb rugalmasságot a működési küszöb beállításához. Az 1. ábra az UV szint programozását is mutatja egy ellenállásosztón (R1 és R2) keresztül. Ha az UV tű 3.6 V alá csökken, a GATE csap azonnal alacsonyra húzódik, amíg az UV tű feszültsége 4 V fölé nem emelkedik. Az UV-tűt az LT4256-1 kioldása után az áramkorlát-hibazár reteszeléséhez is használhatja. Ezt úgy érik el, hogy az UV -tűt legalább 5 µs -ig földelik. Automatikus újraindítás és reteszelés kikapcsolás Jelenlegi hibát követően az LT4256-2 automatikus újraindítást biztosít, lehetővé téve a Q1 bekapcsolását, amikor a TIMER csap feszültsége lecsökkent 650 mV-ra. Ha a kimeneten fennálló túláramfeltétel továbbra is fennáll, a ciklus addig ismétlődik, amíg a túláram feltétel megszűnik. A működési ciklus rövidzárlat esetén 3%, ami megakadályozza a Q1 túlmelegedését (lásd 4. ábra). 4. ábra. LT4256-2 áramkorlát hullámformák. Az LT4256-1 kikapcsol egy áramhiba után (lásd 5. ábra). Miután az LT4256-1 lekapcsol, parancsot adhat az újraindításra azáltal, hogy az UV-t a földre tekeri, majd 4V fölé. Ez a parancs csak akkor fogadható el, ha a TIMER érintkező a 0.65V (typ) küszöb alatt kisül (a Q1 tranzisztor túlmelegedésének megakadályozása érdekében). 5. ábra: LT4256-1 áramkorlát hullámformák. Jó teljesítményérzékelés Az LT4256 tartalmaz egy összehasonlítót a kimeneti feszültség figyelésére. A kimeneti feszültséget az FB csapon keresztül érzékeli egy külső ellenállás karakterlánc. Ha az FB csap 4.45 V fölé emelkedik, az összehasonlító kimenete elengedi a PWRGD csapot, így azt külsőleg fel lehet húzni. Az összehasonlító kimenete (PWRGD csap) egy nyitott kollektor, amely képes akár 80 V-os felhúzófeszültségről is működni, függetlenül a VCC-től. GATE csap A GATE csap legfeljebb 12.8 V -ra van rögzítve a VCC feszültség felett. Ezt a bilincset úgy tervezték, hogy elnyelje a belső töltőszivattyú áramát. Külső Zener diódát kell használni a VOUT és a GATE között. Ha a bemeneti tápfeszültség 12V és 15V között van, a minimális kapuhajtó feszültség 4.5V, és logikai szintű MOSFET -et kell használni. Ha a bemeneti tápfeszültség meghaladja a 20 V -ot, a kapu meghajtó feszültsége legalább 10 V, és szabványos küszöbfeszültségű MOSFET használható. Következtetés Az LT4256 fejlett védelmi és felügyeleti funkcióinak átfogó készlete lehetővé teszi a Hot Swap ™ megoldások széles skálájának alkalmazását. Beprogramozható a kimeneti feszültség fordulatszámának és a bekapcsolási áram szabályozására. Programozható alulfeszültség -küszöbértékkel rendelkezik, és a kimeneti feszültséget a PWRGD tüskén keresztül figyeli. Az LT4256 egyszerű és rugalmas Hot Swap megoldást kínál, néhány külső komponens hozzáadásával.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista