MAX15090B/MAX15090C IC提供過壓和欠壓保護(hù)以及電流限制,但不包括反向電流保護(hù)。本應(yīng)用筆記提供了使用這些IC時(shí)如何添加反向電流保護(hù)的指南。
介紹
MAX15090B/MAX15090C IC是額定電流為12A的集成方案,適用于需要從帶電背板上安全插入和拔出電路線卡的熱插拔應(yīng)用。這些器件在單個(gè) 2.07mm x 3.53mm WLP 封裝中集成了一個(gè)熱插拔控制器、6mΩ 功率 MOSFET 和一個(gè)電子斷路器保護(hù)。這種集成式小型封裝使這些器件成為空間受限設(shè)計(jì)的理想選擇。它們提供過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和電流限制,但不包括反向電流保護(hù)。當(dāng)器件被禁用時(shí),有時(shí)需要反向電流保護(hù),以防止電流從輸出流向輸入。本應(yīng)用筆記介紹了如何增加反向電流保護(hù)。
什么是反向電流保護(hù)?
限流開關(guān)中基本上有兩種形式的反向電流保護(hù)。反向電流保護(hù)的常見形式是當(dāng)電子保險(xiǎn)絲開關(guān)斷開(禁用)并且輸出電壓大于輸入電壓時(shí)。圖1所示為基本示意圖,其中集成開關(guān)的典型限流熱插拔IC中的反向電流路徑?jīng)]有反向電流保護(hù)。當(dāng)輸出端存在電壓時(shí),即使內(nèi)部調(diào)整FET被禁用,內(nèi)部體二極管也會(huì)為輸入提供電流路徑。
圖1.反向電流流過體二極管,當(dāng)V時(shí)外> V在(場效應(yīng)管禁用)。
為什么反向電流不好?考慮輸入電源為電池的應(yīng)用。當(dāng)開關(guān)被禁用時(shí),如果由于某種原因(由于應(yīng)用電路)輸出側(cè)有電源,則有可能將破壞性電流流回電池。另一種情況是,如果輸出側(cè)有一個(gè)電池備用電源,當(dāng)主輸入電源丟失時(shí),該電源為應(yīng)用負(fù)載提供電流。在這種情況下,不希望電流回流到輸入端以耗盡電池,并且有可能提供來自電池的過流放電路徑。此外,通過體二極管的電流放電路徑也可能具有破壞性。
體二極管兩端的功耗表示為P二極管= I反向電流x 二極管壓降。根據(jù)反向電流的大小,器件內(nèi)部的功耗會(huì)導(dǎo)致不必要的溫升,其中產(chǎn)生的熱量超過器件的熱額定值,從而導(dǎo)致燃燒和器件損壞。
另一種反向電流保護(hù)模式不僅可以在禁用電子保險(xiǎn)絲時(shí)阻止反向電流回流到輸入端,還可以在器件使能時(shí)提供反向電流保護(hù)。在這種情況下,保護(hù)元件需要監(jiān)視 V 之間的差異在和 V外并且,如果電壓在 V外相對于 V 變?yōu)檎冢髡{(diào)整FET被快速禁用,防止可能損壞調(diào)整元件的反向電流。本應(yīng)用筆記沒有試圖為MAX15090B/MAX15090C增加額外的電路。Maxim提供MAX17523、MAX17525、MAX17561、MAX17562和MAX17563等IC,在器件使能時(shí)提供反向電流保護(hù)。
驅(qū)動(dòng)外部場效應(yīng)管
由于MAX15090B/MAX15090C提供對內(nèi)部GATE信號的訪問,因此可以增加一個(gè)額外的NCH MOSFET以形成背靠背至FET配置,以在V電壓在到 V外連接路徑已禁用。選擇FET有幾個(gè)要求。柵極充電電流為 4.5μA,內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生高于 V 的 4.5V 電壓在以增強(qiáng)通過 FET。因此,兩個(gè)主要的FET要求是IGSS(澆口體泄漏)和V總(千)(柵極閾值電壓)。此外,VES2(漏極至源極電壓額定值)和 VGSS應(yīng)考慮(柵極到源電壓)額定值。在考慮各種選項(xiàng)時(shí),選擇了FDMS8333L。出版的 IGSS為 ±100nA 和 V總(千)柵極門限典型值為1.8V。此外,VES2和 VGSS40V 和 ±20V 的額定值足以確保安全運(yùn)行。另一個(gè)需要考慮的重要參數(shù)是 RDS(ON).因?yàn)榈湫偷腞DS(ON)= 3.3mΩ 對于該器件,12A 時(shí)的典型功耗僅為 0.475W!圖2顯示了具有反向電流保護(hù)功能的成品電路的原理圖。
圖2.MAX15090B/MAX15090C具有反向電流保護(hù)功能。
結(jié)論
在某些需要帶電流限制的熱插拔功能的電路應(yīng)用中,必須具有反向電流保護(hù)。大多數(shù)帶有集成FET的高電流熱插拔不提供反向電流保護(hù)!通常,需要具有反向電流保護(hù)的更高電流熱插拔功能的設(shè)計(jì)人員只能選擇使用熱插拔控制器。這種方法需要兩個(gè)外部FET和一個(gè)檢流電阻。由于MAX15090B/C IC提供對柵極控制引腳的訪問,因此只需增加一個(gè)外部FET即可增加反向電流保護(hù)。由于MAX15090B/C電流檢測為內(nèi)部,因此無需外部檢流電阻,因此進(jìn)一步節(jié)省了空間。
審核編輯:郭婷
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