Regula la corriente de sobretensión cada vez que se instala un componente y protege de cortocircuitos y problemas de sobrecorriente mientras el componente está en uso.
Esto permite la sustitución de componentes, mejoras o mantenimiento dañados sin cerrar todo el sistema, que es fundamental para sistemas de alta disponibilidad como servidores e interruptores de red.
Descripción general
En las aplicaciones de intercambio en caliente, la función principal del TPS2471X es conducir de manera confiable un MOSFET externo de N-Channel a 2.5 V a 18 V. Usando el tiempo de falla y las limitaciones de corriente ajustables, protege el suministro y la carga de la corriente excesiva durante el inicio.
Además, el circuito garantiza que el MOSFET externo permanece dentro de su área de operación segura (SOA). También controla la corriente de entrada. Además, utilizando esta fuente de alimentación de intercambio en caliente, ahora puede reemplazar partes defectuosas del circuito de carga sin tener que apagar la alimentación de entrada.
El TPS24710/11/12/13 es un tipo de controlador que es fácil de usar. Está hecho para funcionar con voltajes de 2.5 V a 18 V y es lo que llaman un controlador de intercambio en caliente y esto significa que puede controlar de manera segura un MOSFET externo N-canal.
También podemos ver que tiene un límite de corriente y tiempo de falla programable y están ahí para mantener el suministro y la carga a salvo de demasiada corriente cuando estamos comenzando las cosas.
Después de que el dispositivo se inicia, dejamos que las corrientes superen el límite que el usuario eligió, pero solo hasta que ocurra un tiempo de espera que se ha programado. Sin embargo, si hay eventos de sobrecarga realmente grandes, desconectaremos inmediatamente la carga de la fuente.
La cuestión es que el umbral sensorial actual es bajo, es a 25 mv y es muy preciso, por lo que podemos usar resistencias sensoriales que son más pequeñas y funcionan mejor, lo que significa que se pierde menos potencia y la huella es más pequeña.
Además, la limitación de potencia programable se asegura de que el MOSFET externo siempre funcione dentro de su área de operación segura SOA.
Debido a esto, podemos usar MOSFET que son más pequeños y el sistema termina siendo más confiable. También hay salidas de fallas y buenas fallas que podemos usar para vigilar el estado y controlar la carga más adelante.
Diagrama de bloque funcional
Detalles de pinout
| EN | 2 | 2 | I | Entrada lógica activa-alta para habilitar el dispositivo. Se conecta a un divisor de resistencia. |
| FLT | – | 10 | EL | Salida de drenaje abierto (activo-alto) que señala una falla de sobrecarga, lo que hace que el MOSFET se apague. |
| FLTB | 10 | – | EL | Open-Drain Salida (Active-Low) que indica una falla de sobrecarga, apagando el MOSFET. |
| PUERTA | 7 | 7 | EL | Salida para conducir la puerta de un MOSFET externo. |
| Gnd | 5 | 5 | – | Conexión a tierra. |
| AFUERA | 6 | 6 | I | Monitorea la potencia de MOSFET al detectar el voltaje de salida. |
| Pg | – | 1 | EL | Salida de drenaje abierto (activo-alto) que indica el estado de alimentación, según el voltaje de MOSFET. |
| PGB | 1 | – | EL | Salida de drenaje abierto (Active-Low) que señala el estado de alimentación y bien, determinado por el voltaje de MOSFET. |
| Prog | 3 | 3 | I | Establece la disipación de potencia máxima del MOSFET conectando una resistencia de este pin a GND. |
| SENTIDO | 8 | 8 | I | Entrada de detección de corriente para monitorear el voltaje a través de una resistencia de derivación entre VCC y sentido. |
| MINUTERO | 4 | 4 | E/S | Se conecta a un condensador para definir la duración de la sincronización de fallas. |
| VCC | 9 | 9 | I | Suministra potencia y sentidos voltaje de entrada. |
Diagrama de circuito
Descripción del pin
EN
Cuando aplicamos un voltaje de 1.35 V o más a este pin en particular, se enciende o habilita el interruptor para el controlador de la puerta.
Si agregamos un divisor de resistencia externa, permite que el pin de EN actúe como un monitor de subtensión vigilando los niveles de voltaje.
Ahora, si rodeamos el PIN en Bewning Bajo y luego es como es como si estuviéramos presionando el botón RESET para el TPS24710/11/11/13, especialmente si previamente se ha aferrado debido a una condición de falla.
Es importante que no dejemos este pin flotante, debe estar conectado a algo.
FLT
El pin FLT es específicamente para las variantes TPS24712/13. Esta salida de drenaje abierto activo y alto entra en un estado de alta impedancia cuando el TPS24712/13 ha estado funcionando en el límite actual durante demasiado tiempo, lo que puede expirar el temporizador de falla.
Cómo actúa el PIN FLT realmente depende de la versión del IC que estamos usando. Para el TPS24712 funciona en modo Latch. Por otro lado, el TPS24713 funciona en modo de reintento.
Cuando estamos en modo de pestillo si el temporizador de falla se agota, apaga el MOSFET externo y mantiene el pasador FLT en una condición de drenaje abierto. Para restablecer este modo enganchado, podemos andar en bicicleta el pin o el VCC.
Ahora, si estamos en modo de reintento cuando el temporizador de falla expira, primero apaga el MOSFET externo. Luego espera que dieciséis ciclos del temporizador se carguen y descargan.
Después de esperar, intenta reiniciar. Todo este proceso sigue repitiendo mientras la falla todavía esté allí. En el modo de reintento, el pin FLT se abre-drrain cada vez que el temporizador de falla deshabilita el MOSFET externo.
Si tenemos una falla continua, la forma de onda FLT se convierte en una serie de pulsos. Vale la pena señalar que el PIN FLT no se activa si algo más deshabilita el MOSFET externo como el pin de apagado de sobretemperatura o el bloqueo de subcontensión UVLO. Si no estamos usando este pin, podemos dejarlo flotando.
FLTB
El pin FLTB es específicamente para el TPS24710/11. Esta salida de drenaje abierto activo-bajo se baja cuando el TPS24710/11/12/11 ha estado en el límite actual el tiempo suficiente para que el temporizador de falla diga que 'el tiempo está arriba'.
La forma en que se comporta el pin FLTB depende de la versión IC que estamos utilizando. El TPS24710 funciona en modo Latch, mientras que el TPS24711 funciona en modo de reintento.
Si estamos en modo de pestillo, un tiempo de espera de falla apagará el MOSFET externo y mantendrá bajo el pin FLTB bajo. Para restablecer el modo de pestillo podemos andar en bicicleta en o VCC. Si estamos en modo de reintento, un tiempo de espera de falla primero apagará el MOSFET externo, espere dieciséis ciclos de carga y descarga del temporizador y luego intente reiniciar.
Todo este proceso se repetirá mientras la falla esté presente. En el modo de reintento, el pin FLTB se saca cada vez que el temporizador de falla deshabilita el MOSFET externo.
Si hay una falla continua, la forma de onda FLTB se convierte en una serie de pulsos. Tenga en cuenta que el pin FLTB no se activa si el MOSFET externo está deshabilitado por el apagado o UVLO de sobretemperatura. Si no estamos usando este pin, se puede dejar flotando.
PUERTA
El pin de la puerta es realmente importante porque así es como conducimos el MOSFET externo que esencialmente le dice qué hacer. Para ayudar con esto, hay una bomba de carga que da una corriente de 30 µA. Esta corriente adicional ayuda al MOSFET externo a funcionar mejor.
Para asegurarse de que el voltaje entre la puerta y la fuente no suba demasiado y cause daños, hay una abrazadera establecida a 13.9 voltios entre la puerta y VCC. Esto es especialmente importante porque VCC suele estar muy cerca de Vout cuando las cosas se ejecutan normalmente.
Cuando iniciamos por primera vez, un amplificador de transconductancia ajusta cuidadosamente el voltaje de la puerta de un MOSFET específico (M1). Esto ayuda a limitar la corriente de entrada, que es un aumento de la corriente que puede ocurrir cuando activas algo por primera vez.
Durante este tiempo, el pasador del temporizador está cargando un condensador de temporizador (CT). Esta limitación de la corriente de entrada continúa hasta que la diferencia de voltaje entre la puerta y el VCC va sobre cierto punto llamado voltaje de activación del temporizador. Este voltaje es de 5.9 voltios cuando VCC está a 12 voltios.
Una vez que la diferencia de voltaje pasa por encima de este umbral, el TPS24710/11/12/11 entra en lo que se llama modo de interruptor de circuito.
El voltaje de activación del temporizador actúa como un disparador una vez que el voltaje golpea que apunta la operación de entrada se detiene y el temporizador se detiene proporcionando corriente y comienza a hundirlo.
Ahora, en el modo de interruptor de circuito, estamos constantemente observando la corriente pasando por RSENSE y comparándola con un límite basado en el esquema de límite de potencia del MOSFET (consulte Prog para obtener más detalles sobre esto).
Si la corriente a través de RSENSE supera este límite, el MOSFET M1 se apagará para protegerla. El pin de la puerta también se puede deshabilitar en algunas situaciones específicas.
La puerta es tirada hacia abajo por una fuente de corriente de 11 ma cuando ocurren ciertas condiciones de falla:
El temporizador de falla se queda fuera del tiempo durante una falla de corriente de sobrecarga (cuando Vsense pasa más de 25 mV).
El voltaje Ven cae por debajo de su nivel establecido.
El VVCC de voltaje va por debajo del umbral de bloqueo de bajo voltaje (UVLO).
Si hay un cortocircuito duro en la salida, la compuerta se toca hacia abajo por una fuente de corriente 1 mucho más fuerte por un tiempo muy corto (13.5 µs).
Esto solo sucede si la diferencia de voltaje entre VCC y Sense es más de 60 MV, lo que nos dice que hay una situación de apagado de viaje rápido. Después de este apagado rápido, se usa una corriente de 11 ma para mantener apagado el MOSFET externo.
Finalmente, si el chip se pone demasiado caliente, excediendo el umbral de apagado sobre temperatura, el pin de la puerta también está deshabilitado. El pasador de la puerta se mantendrá bajo en modo de pestillo para ciertas versiones del chip (TPS24710 y TPS24712). Para otras versiones (TPS24711 y TPS24713), intentará reiniciar periódicamente.
Una cosa importante para recordar que no debemos conectar ninguna resistencia externa directamente desde el pasador de la puerta a la tierra (GND) o desde el pin de la puerta a la salida (fuera).
Gnd
El pasador GND es bastante sencillo, es donde nos conectamos al suelo del sistema. Piense en ello como el punto de referencia común para todos los voltajes en el circuito.
AFUERA
El pasador de salida es realmente importante para monitorear la diferencia de voltaje entre el drenaje y la fuente del MOSFET externo también conocido como M1. Esta lectura de voltaje es necesaria tanto para el indicador de alimentación (PG/PGB) como para el motor que limita la potencia.
Ambos confían en mediciones precisas de este PIN para funcionar correctamente. Para proteger el pasador de salida de cualquier pico de voltaje negativo potencialmente dañino, debemos usar un diodo de sujeción o suficientes condensadores.
Para situaciones en las que hay mucha potencia, sugerimos un diodo Schottky con una calificación de 3 A y 40 V en un paquete SMC como una buena solución de sujeción.
También necesitamos omitir el pasador de salida a GND usando un condensador de cerámica de baja impedancia. La capacitancia de este condensador debe estar en algún lugar entre 10 NF y 1 μF.
Pg
El pin PG es específicamente para los componentes TPS24712/13. Esta salida funciona en un modo activo, lo que significa que se eleva cuando las cosas son buenas y se configuran como un drenaje abierto.
Esto hace que sea fácil conectarse a convertidores DC/DC u otros circuitos de monitoreo.
El pin PG entra en un estado de alta impedancia, lo que significa que está esencialmente desconectado cuando el voltaje de drenaje a fuente del FET va por debajo de 170 mV. Esto sucede después de un breve retraso de 3.4 milisegundos para evitar falsos desencadenantes. Por el contrario, se reducirá cuando el VDS supere 240 mV.
Después de que el VDS de M1 aumenta, el pin PG va a un estado de baja impedancia, lo que significa que se reduce activamente después del mismo retraso de 3.4 ms. Esto sucede cuando la puerta se tira a GND debido a cualquiera de estas situaciones:
Detectamos una falla de corriente de sobrecarga, lo que significa V SENTIDO es mayor de 25 mv.
Hay un cortocircuito severo en la salida que causa V (V CC -sentido) para ser más de 60 mV, lo que indica que hemos alcanzado el umbral de apagado de viaje rápido.
El voltaje en V EN cae por debajo de su umbral establecido.
El voltaje en V VCC cae por debajo del umbral de bloqueo de bajo voltaje (UVLO).
La temperatura de la matriz va por encima del umbral de apagado sobre temperatura (OTSD).
Es importante recordar que si no planea usar el pin PG simplemente puede dejarlo sin conectar. No afectará el funcionamiento del resto del circuito.
PGB
Designamos el pin PGB específicamente para el dispositivo TPS24710/11. Esta salida particular, en su operación, funciona con una configuración baja activa, y la caracterizamos por su diseño de drenaje abierto que hemos creado específicamente para que pueda conectarse con esos convertidores DC/DC o circuitos de monitoreo que están aguas abajo de él.
Vemos que la señal PGB hace una transición, moviéndose a un estado bajo una vez que observamos que el drenaje al voltaje de la fuente (VDS) del transistor de efecto de campo (FET) cae a un nivel inferior a 170 mV, esto sucede después de que tenemos un retraso de desglitch que dura 3.4 MilliseConds.
Por otro lado, vuelve hacia atrás, yendo a un estado de drenaje abierto cuando el VDS va por encima de 240 MV. Después de que veamos el aumento de los VD de M1, algo que ocurre cuando la puerta se reduce al suelo bajo cualquiera de las circunstancias que enumeramos a continuación, el PGB entra en un estado de alta impedancia después de haber esperado el mismo retraso de 3.4 ms DeGlitch:
El IC detecta una falla de corriente de sobrecarga cuando ve que el voltaje de Vsense va por encima de 25 mV.
Si el IC encuentra que hay un cortocircuito de salida severo presente, puede decir porque la lectura V (VCC - Sense) es superior a 60 mV, lo que nos dice que se ha violado el umbral de apagado de viaje rápido.
Observe que el voltaje Ven cae a un nivel por debajo del umbral que ha sido designado para ello.
El voltaje VCC se sumerge, que va por debajo del umbral de bloqueo de bajo voltaje (UVLO).
Observe que la temperatura del troquel aumenta, yendo por encima del umbral de apagado de temperatura (OTSD).
Vale la pena señalar que podemos dejar este pin no conectado si no necesitamos utilizarlo.
Resistencia de prog
Para regular la potencia máxima que permitimos en el MOSFET MOSFET externo durante esas condiciones de entrada, necesitamos conectar una resistencia programable (prog) de este PIN PGB a tierra. Es crucial que evitemos aplicar cualquier voltaje a este pasador.
Si no necesita un límite de potencia constante, debe emplear una resistencia Prog que tenga un valor de 4.99 kΩ. Para determinar cuál es la potencia máxima, podemos utilizar la siguiente ecuación (1):
Riñonal Prog = 3125 / (P Limitar * R SENTIDO + 0.9 MV * V CC )
Con el fin de calcular el límite de potencia basado en un RPROG que ya existe, debemos aplicar la siguiente ecuación Plim (2), que es el límite de potencia permitido de MOSFET M1:
PAG Limitar = 3125 / (R Prog * R SENTIDO ) - (0.9 MV * V (V CC -Out)) / r SENTIDO
En esta fórmula, la resistencia de monitoreo de la corriente de carga está conectada entre el pin VCC y el pin sensible. Además, RPROG es la resistencia que conectamos desde el pin Prog a GND.
Medimos tanto RPROG como RSENSE en ohmios, y medimos Plim en Watts. Determinamos Plim mirando el estrés térmico máximo permitido de MOSFET M1 que podemos encontrar usando otra ecuación:
PAG Limitar <(T J (Max) - t C (Max) ) / R Θjc (max )
