ZHCSQQ2 December 2024 TPS4813-Q1
PRODUCTION DATA
選擇 MOSFET Q1 和 Q2 時,重要的電氣參數(shù)包括最大持續(xù)漏極電流 ID、最大漏源電壓 VDS(MAX)、最大柵源電壓 VGS(MAX) 以及漏源導通電阻 RDSON。
最大持續(xù)漏極電流 ID 額定值必須超過最大持續(xù)負載電流。
最大漏源電壓 VDS(MAX) 必須足夠高,以便承受應用中所見的最高電壓??紤]負載突降導致最高應用電壓為 70V,因此該應用選擇 VDS 額定電壓為 80V 的 MOSFET。
TPS48130-Q1 可驅動的最大 VGS 為 11V,因此必須選擇 VGS 最小額定值為 15V 的 MOSFET。
為了降低 MOSFET 導通損耗,建議選擇合適的 RDS(ON)。
根據(jù)設計要求,選擇的是兩個 IAUS200N08S5N023,其電壓等級為:
TI 建議確保短路條件(例如最大 VIN 和 ISC)處于所選 FET(Q1 和 Q2)的 SOA 范圍內,確保大于 tSC 定時。
內部電荷泵以大約 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,計算驅動兩個并聯(lián) IAUS200N08S5N023 MOSFET 所需的自舉電容最小值。
選擇最接近的可用標準值:220nF,10%。
RISCP 用于設置短路保護閾值,該值可使用以下公式計算:
為了將短路保護閾值設置為 100A,兩個并聯(lián) FET 的 RISCP 計算值應為 48kΩ。
選擇最接近的可用標準值:48.1k?,1%。
對于本文所討論的設計示例,允許的過流瞬態(tài)持續(xù)時間為 20μs。此消隱間隔 tSC(或斷路器間隔 TCB)可以通過在 TMR 引腳到接地端之間選擇合適的電容器 CTMR 來設置。使用以下公式可計算 CTMR 的值以便將 tSC 設置為 20μs:
選擇最接近的可用標準值:1.5nF,10%。
TMR 引腳可保持懸空以實現(xiàn) tSC < 10μs 的快速響應。
在正常運行期間,電阻 RBYPASS 與旁路 FET RDSON 一起用于設置負載喚醒電流閾值。
選擇 MOSFET Q3 時,重要的電氣參數(shù)包括最大持續(xù)漏極電流 ID、最大漏源電壓 VDS(MAX)、最大柵源電壓 VGS(MAX) 以及漏源導通電阻 RDSON。
根據(jù)設計要求,選擇的是 SQS182ELNW-T1,其電壓等級為:
與負載喚醒閾值相同的短路閾值電壓 V(SCP/LWU) 的建議范圍為 20mV 至 500mV。接近下限閾值 20mV 的值可能會受到系統(tǒng)噪聲的影響。接近上限閾值 500mV 的值將導致較高的短路電流閾值。為了最大限度減少這兩個問題,選擇 50mV 作為短路閾值電壓或負載喚醒閾值電壓。
V(SCP/LWU) 值也可以根據(jù)所選的 RISCP 電阻通過以下公式進行計算:
可以使用以下公式選擇 RBYPASS 電阻值:
要將負載喚醒閾值設置為 50mA,RBYPASS 的計算值應為大約 2.3Ω。
可通過以下公式計算旁路電阻器的平均額定功率:
計算得出的 RBYPASS 平均功率耗散大約為 5.75mW
以下公式可計算旁路電阻器中的峰值功率耗散:
RBYPASS 的峰值功率耗散計算結果為約 1565W
在 LPM 短路的情況下,上電的峰值功率耗散時間可根據(jù)以下公式計算得出:
其中,
V(G2_GOOD) 是內部閾值,值為 7V(典型值)。
I(G2) 為 165μA(典型值)。
VGS(th) 是柵源電壓,CISS 是所選旁路 FET 的有效輸入電容。
根據(jù)方程式 28 計算出的 TPULSE 值大約為 60μs。
為了在超過方程式 28 中計算得出的 TPULSE 時間內支持平均功率耗散和峰值功率耗散,需要使用兩個 4.7Ω、1.5W、1% CRCW25124R70FKEGHP 電阻器。
TI 建議設計人員與電阻制造商分享旁路電阻器的整個功率耗散曲線并獲取他們的建議。
可根據(jù)以下公式計算旁路路徑中的峰值短路電流:
根據(jù)方程式 25 中選擇的 RBYPASS,計算出 IPEAK_BYPASS 的值為 26A。
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)絡可調整欠壓鎖定 (UVLO)。設置欠壓和過壓所需的值通過求解以下公式計算得出:
為了盡可能降低從電源汲取的輸入電流,TI 建議對 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生的漏電流會增加這些計算的誤差。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。
根據(jù)器件電氣規(guī)格,V(UVLOR) = 1.24V。根據(jù)設計要求,VINUVLO 為 24V。為了求解該公式,首先選擇 R3 = 470kΩ 值,然后使用方程式 21 求解得出 R4 = 24.5k?。
選擇最接近的標準 1% 電阻值:R3 = 470k? 和 R4 = 24.9k?。