選擇 MOSFET Q₁ 和 Q₂

選擇 MOSFET Q₁ 和 Q₂ 時(shí)，重要的電氣參數(shù)包括最大持續(xù)漏極電流 I_D、最大漏源電壓 V_DS(MAX)、最大柵源電壓 V_GS(MAX) 以及漏源導(dǎo)通電阻 R_DSON。

最大持續(xù)漏極電流 I_D 額定值必須超過最大持續(xù)負(fù)載電流。

最大漏源電壓 V_DS(MAX) 必須足夠高，以便承受應(yīng)用中所見的最高電壓。考慮負(fù)載突降導(dǎo)致最高應(yīng)用電壓為 35V，因此該應(yīng)用選擇 V_DS 額定電壓為 40V 的 MOSFET。

TPS12130-Q1 可驅(qū)動(dòng)的最大 V_GS 為 11V，因此必須選擇 V_GS 最小額定值為 15V 的 MOSFET。

為了降低 MOSFET 導(dǎo)通損耗，建議選擇合適的 R_DS(ON)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇的是兩個(gè) BUK7J1R4-40H，其電壓等級(jí)為：

• 40V V_DS(MAX) 和 ±20V V_GS(MAX)
• 在 10V_GS 時(shí)，R_DS(ON) 的典型值為 1.06mΩ
• MOSFET Q_g(total) 的典型值為 73nC

TI 建議確保短路條件（例如最大 V_IN 和 I_SC）處于所選 FET（Q₁ 和 Q₂）的 SOA 范圍內(nèi)，確保大于 t_SC 定時(shí)。

選擇自舉電容器 C_BST

內(nèi)部電荷泵以大約 345μA 的電流為外部自舉電容器（連接在 BST 和 SRC 引腳之間）充電。使用以下公式計(jì)算驅(qū)動(dòng)兩個(gè)并聯(lián) BUK7J1R4-40H MOSFET 所需的自舉電容最小值

選擇最接近的可用標(biāo)準(zhǔn)值：150nF，10%。

對(duì)短路保護(hù)閾值進(jìn)行編程 – R_ISCP 選型

R_ISCP 用于設(shè)置短路保護(hù)閾值，該值可使用以下公式計(jì)算：

為了將短路保護(hù)閾值設(shè)置為 100A，兩個(gè)并聯(lián) FET 的 R_ISCP 計(jì)算值應(yīng)為 15.5kΩ。

選擇最接近的可用標(biāo)準(zhǔn)值：15.6k?，1%。

對(duì)故障計(jì)時(shí)器周期進(jìn)行編程 – C_TMR 選型

對(duì)于本文所討論的設(shè)計(jì)示例，允許的過流瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間為 50μs。此消隱間隔 t_SC（或斷路器間隔 T_CB）可以通過在 TMR 引腳到接地端之間選擇合適的電容器 C_TMR 來設(shè)置。使用以下公式可計(jì)算 C_TMR 的值以便將 t_SC 設(shè)置為 50μs：

選擇最接近的可用標(biāo)準(zhǔn)值：3.3nF，10%。

TMR 引腳可保持懸空以實(shí)現(xiàn) t_SC < 10μs 的快速響應(yīng)。

對(duì)負(fù)載喚醒閾值進(jìn)行編程 – R_BYPASS 和 Q₃ 選型

在正常運(yùn)行期間，電阻 R_BYPASS 與旁路 FET R_DSON 一起用于設(shè)置負(fù)載喚醒電流閾值。

選擇 MOSFET Q₃ 時(shí)，重要的電氣參數(shù)包括最大持續(xù)漏極電流 I_D、最大漏源電壓 V_DS(MAX)、最大柵源電壓 V_GS(MAX) 以及漏源導(dǎo)通電阻 R_DSON。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇的是 BUK6D23-40E，其電壓等級(jí)為：

• 40V V_DS(MAX) 和 ±20V V_GS(MAX)

• 當(dāng) V_GS 為 10V 時(shí)，R_DS(ON) 的典型值為 17mΩ

• MOSFET Q_g(total) 的典型值為 11nC

• MOSFET V_GS(th) 的最小值為 1.3V

• MOSFET C_ISS 的典型值為 582pF

與負(fù)載喚醒閾值相同的短路閾值電壓 V_(SCP/LWU) 的建議范圍為 30mV 至 500mV。接近下限閾值 30mV 的值可能會(huì)受到系統(tǒng)噪聲的影響。接近上限閾值 500mV 的值將導(dǎo)致較高的短路電流閾值。為了最大限度減少這兩個(gè)問題，選擇 50mV 作為短路閾值電壓或負(fù)載喚醒閾值電壓。

V_(SCP/LWU) 值也可以根據(jù)所選的 R_ISCP 電阻通過以下公式進(jìn)行計(jì)算：

可以使用以下公式選擇 R_BYPASS 電阻值：

要將負(fù)載喚醒閾值設(shè)置為 50mA，R_BYPASS 的計(jì)算值應(yīng)為大約 1Ω。

可通過以下公式計(jì)算旁路電阻器的平均額定功率：

計(jì)算得出的 R_BYPASS 平均功率耗散大約為 0.0025W

以下公式可計(jì)算旁路電阻器中的峰值功率耗散：

R_BYPASS 的峰值功率耗散計(jì)算值大約為 256W

在 LPM 短路的情況下，上電的峰值功率耗散時(shí)間可根據(jù)以下公式計(jì)算得出：

其中，

V_{(G2_GOOD)} 是內(nèi)部閾值，值為 7V（典型值）。

I_(G2) 為 165μA（典型值）。

V_GS(th) 是柵源電壓，C_ISS 是所選旁路 FET 的有效輸入電容。

根據(jù)方程式 28 計(jì)算出的 T_PULSE 值大約為 32μs。

為了在超過方程式 28 中計(jì)算得出的 T_PULSE 時(shí)間內(nèi)支持平均功率耗散和峰值功率耗散，需要使用一個(gè) 1Ω、1.5W、1% CRCW25121R00JNEGHP 電阻器。

TI 建議設(shè)計(jì)人員與電阻制造商分享旁路電阻器的整個(gè)功率耗散曲線并獲取他們的建議。

可根據(jù)以下公式計(jì)算旁路路徑中的峰值短路電流：

根據(jù)方程式 25中選擇的 R_BYPASS，計(jì)算出 I_{PEAK_BYPASS} 的值為 16A。

設(shè)置欠壓鎖定設(shè)定點(diǎn) R₃ 和 R₄

通過連接在器件 VS、EN/UVLO 和 GND 引腳之間的 R₃ 和 R₄ 外部分壓器網(wǎng)絡(luò)可調(diào)整欠壓鎖定 (UVLO)。設(shè)置欠壓和過壓所需的值通過求解以下公式計(jì)算得出：

為了盡可能降低從電源汲取的輸入電流，TI 建議對(duì) R₃ 和 R₄ 使用較高的電阻值。但是，由于連接到電阻器串的外部有源元件而產(chǎn)生的漏電流會(huì)增加這些計(jì)算的誤差。因此，選擇的電阻串電流 I_(R34) 必須比 UVLO 引腳的漏電流大 20 倍。

從器件電氣規(guī)格來看，V_(UVLOR) = 1.24V。從設(shè)計(jì)要求來看，V_INUVLO 為 6.5V。為了解方程，首先選擇 R₃ = 470kΩ，并使用方程式 21 求解出 R₄ = 107.5kΩ。

選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn) 1% 電阻值：R₃ = 470k? 且 R₄ = 107k?。