ZHCAFB2 May 2025 TPS1685 , TPS1689 , TPS25984 , TPS25985
3.3 采用主動(dòng)均流 (ACS) 的并聯(lián)運(yùn)行
為了解決 節(jié) 3.2 中所述的問題，TI 電子保險(xiǎn)絲采用了 ACS，這在電流超過特定閾值時(shí)會觸發(fā)。主動(dòng)均流環(huán)路通過調(diào)節(jié) FET 的 Rdson 來工作。承載更大電流的電子保險(xiǎn)絲會略微增大 Rdson，以降低電流，并允許鏈中的其他器件承載更大電流，從而實(shí)現(xiàn)電流的重新分配或平衡。
將 ACS 閾值設(shè)置過低會增加路徑中的總電阻，從而在較低電流下不必要地增加功率損耗或自發(fā)熱。同時(shí)，這在長期可靠性方面沒有任何益處。
對于每個(gè)器件，主動(dòng)均流閾值需要設(shè)置為最大額定直流電流。最佳選擇是將其設(shè)置為接近每個(gè)器件的過流保護(hù)閾值。請注意，這是過流閾值，不受失配的影響。這確保了一旦系統(tǒng)負(fù)載電流開始接近最大直流電流，主動(dòng)均流就會啟動(dòng)。如果系統(tǒng)在該區(qū)域長時(shí)間運(yùn)行，從長期可靠性的角度來看，這尤其有用。一旦負(fù)載電流進(jìn)一步增加到超過該值（在負(fù)載瞬態(tài)或故障期間），則會停用主動(dòng)均流環(huán)路，而器件轉(zhuǎn)而依賴過流保護(hù)電路（配有消隱計(jì)時(shí)器）。
器件進(jìn)入主動(dòng)均流的電流閾值取決于 VREF 和 RILIM 值。TPS1685 設(shè)計(jì)計(jì)算器可用于確定 RIREF、VIREF 和 RILIM 值。
方程式 3 用于根據(jù) ACS 閾值確定 RILIM 電阻。
圖 3-4 并聯(lián)連接且具有通用過流限制和 ACS 的電子保險(xiǎn)絲器件支持 80A 負(fù)載電流為了評估性能，負(fù)載電流以 2A 的步長增加，如 圖 3-5 所示。由于路徑電阻不匹配，可以看到電子保險(xiǎn)絲在電流階躍期間最初承載的電流分配不均勻。可以看到流經(jīng)各個(gè)電子保險(xiǎn)絲的電流與 ACS 趨于一致。
此波形是使用如 表 3-1 中所述的系統(tǒng)參數(shù)獲取的。
圖 3-5 4 個(gè)具有 ACS 的 TPS1685 電子保險(xiǎn)絲之間的均流TPS1685x 在啟動(dòng)期間實(shí)施專有的電流平衡機(jī)制，從而允許并聯(lián)連接的多個(gè) TPS1685x 器件分流浪涌電流并將熱應(yīng)力分散到所有器件。此特性有助于所有器件成功完成啟動(dòng)，避免某些電子保險(xiǎn)絲過早進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)。這增加了并聯(lián)鏈的浪涌電流能力。改進(jìn)的浪涌性能有助于在高電流平臺上支持非常大負(fù)載電容器，而不會影響浪涌時(shí)間或系統(tǒng)可靠性。
圖 3-6 啟動(dòng)期間四個(gè) TPS1685 電子保險(xiǎn)絲之間的電流分配六個(gè)具有 ACS 的并聯(lián)電子保險(xiǎn)絲器件中的電流分配
本示例討論了六個(gè) TPS1685 電子保險(xiǎn)絲并聯(lián)連接，以滿足 100A 系統(tǒng)電流要求。在具有準(zhǔn)確、快速電流監(jiān)測器的 TPS1685x 9V–80V、3.65mΩ、20A 可堆疊集成熱插拔（電子保險(xiǎn)絲）數(shù)據(jù)表中，典型 RDS(on) 為 3mΩ，最高可達(dá) 6mΩ。表 3-3 顯示了六個(gè)并聯(lián)連接的電子保險(xiǎn)絲器件在最大系統(tǒng)電流為 100A 時(shí) RDS(on) 變化的示例。電子保險(xiǎn)絲之間的電流分配如表 3-3 所示。eFuse_1 電流可高達(dá) 23.07A，比電子保險(xiǎn)絲的建議工作電流高 15%。
ACS（主動(dòng)均流）調(diào)節(jié)高電流器件的 RDS(on) 以均勻分配電流?？梢允褂?TPS1685 設(shè)計(jì)計(jì)算器設(shè)置該電流的 ACS 閾值。以下是啟用了 ACS 且器件的 ACS 閾值設(shè)置為 20A 時(shí)，各個(gè)電子保險(xiǎn)絲的電流。表 3-4 顯示了啟用 ACS 后的 RDS (on) 變化及電流分配。eFuse_2、eFuse_3、eFuse_4、eFuse_5 和 eFuse_6 的 RDS (ON) 沒有變化，而 eFuse_1 的 RDS (ON) 增加 30%，使電流分配更加均勻。啟用 ACS 后，eFuse_1 上的電流從 23.07A 降至 18.57A，應(yīng)力均勻重新分配，eFuse_1 的壽命提升約 2 倍（可使用 Black 方程計(jì)算）?？紤]到第一個(gè)故障點(diǎn)決定了系統(tǒng)可靠性，這使得系統(tǒng)有效壽命提升 2 倍。
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.0035Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大電流 | 23.07A | 14.7A | 16.15A | 17.9A | 13.46A | 14.7A |
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.00455Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大電流 | 18.75A | 14.7A | 15.5A | 17.06A | 14.2A | 15.5A |