MAX15090/MAX1590B為熱插拔控制器，設(shè)計用于12V總線，具有獨特的電流折返功能，確保內(nèi)部FET在驅(qū)動大容性負載時工作在安全工作區(qū)（SOA）。本應(yīng)用筆記概述了在驅(qū)動阻性負載時以較低電壓操作這些器件的簡單方法。

介紹

熱插拔控制器必須同時應(yīng)對穩(wěn)態(tài)和啟動條件。在穩(wěn)態(tài)操作中，用作受控開關(guān)元件的MOSFET必須設(shè)計為在內(nèi)部FET的最大電流負載以上工作，并將結(jié)溫保持在額定最大結(jié)溫以下。

穩(wěn)態(tài)功耗基本上是負載電流與R的平方乘積DS（ON）.

在設(shè)計具有集成FET的熱插拔IC時，必須考慮啟動等動態(tài)要求。在驅(qū)動用作下游負載點（POL）儲能器的容性負載時，這是一個重要的考慮因素。MAX15090/MAX15090B采用監(jiān)測V的技術(shù)在- 五外差異并使用當前的折返技術(shù)來限制啟動期間的電流，這將更詳細地討論。

MAX15090/MAX15090B

MAX15090/MAX15090B IC是集成方案，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。

這些器件在單個封裝中集成了熱插拔控制器、6mΩ 功率 MOSFET 和電子斷路器保護功能。這些器件在啟動期間實施折返電流限制，以控制浪涌電流降低di/dt，并保持MOSFET在安全工作區(qū)（SOA）條件下工作。當負載為高容性時，此功能在12V時非常重要。圖 1 概述了設(shè)備啟動期間的折返功能。

圖1.變速/雙電平響應(yīng)。這應(yīng)該讀取啟動浪涌電流折返特性。

如圖1所示，該器件根據(jù)VIN - VOUT 限制負載的電流量差異。當VIN - VOUT差值為2V以下，電流限制為RCB/3333.3 × 0.5。如果VOUT升至 0.9 × VIN在在內(nèi)部 50mS 定時器超時之前，電流限值恢復(fù)回 RCB/3333.3.為了將此器件用于具有阻性負載的低壓應(yīng)用，折返功能可能會阻止器件實際啟動。例如，對于負載為1.5Ω的3.3V應(yīng)用，負載電流應(yīng)為3.3V/1.5或2.2A。在此示例中，使用 RCB= 10kΩ，正常限流為3A，折返電流為1.5A。要在內(nèi)部50mS定時器到期前退出啟動階段，輸出電壓必須大于輸入的90%才能返回到R的正常電流限值CB/3333.3.由于 1.5A × 1.5Ω = 2.25V，該器件不會啟動，并且永遠不會將電流限值增加到 RCB/3333.3，并將閉鎖（MAX15090）或重試（MAX15090B）。

對于低壓操作，不需要電流折返功能，可以通過在CB引腳上強制電壓來禁用。這可以使用CB引腳上的電阻分壓器來完成。在查看圖2并檢查R的限流方程時CB/3333.3，CB電壓設(shè)置應(yīng)為12μA × RCB.在本例中，為了將電流限值設(shè)置為3A，將使用一個10kΩ電阻。在正常限流模式下，CB引腳上的電壓為10kΩ×12μA或0.120V。

圖2.通過禁用當前折返功能來設(shè)置固定電流限制。

為了將CB引腳上的電壓設(shè)置誤差降至最低，可以考慮12μA電流。對于 3A 電流限制，理想情況下，CB 引腳必須為 0.120V。因此，流經(jīng)R2的電流必須為0.120V/R2。如果R2等于1000Ω，則IR2等于 120μA。因此，來自R1的電流必須為120μA - 12μA或108μA。因此，R1必須為3.3V - 0.120/108μA或29444。根據(jù)標準的1%電阻圖，最接近的值是29400，其標稱誤差僅為160μV。較大的誤差來自輸入電源電壓的容差。必須考慮電阻分壓器的容差。由于分壓比為29：1，3.3V電源上的任何電壓紋波都將被分壓，不應(yīng)影響限流門限。

局限性

由于啟動當前折返功能被禁用，因此設(shè)計人員在使用此方法時必須考慮一些預(yù)防措施。本應(yīng)用筆記適用于低壓應(yīng)用，需要權(quán)衡確保MAX15090/MAX15090B保持在SOA范圍內(nèi)。在正常工作時（一旦滿足UVLO、UV和OV閾值），電流折返電路就會激活并如圖1所示工作。當器件啟動并增強內(nèi)部FET時，啟動一個50mS定時器。如果電壓輸出大于電壓輸入的90%，并且柵極電壓至少為V外+ 3V，電流限制變?yōu)镽定義的正常電流限制CB/3333.3.這一系列事件確保當輸出連接到高容性負載時，MAX15090/MAX1509B的內(nèi)部FET工作在SOA區(qū)域。通過禁用此功能，電流限制設(shè)置現(xiàn)在由VIN × ILIM = 13.5W，其中I林是由施加到CB引腳的電壓設(shè)置的電流限制。圖3是禁用MAX15090/MAX15090B折返功能時的限流限值的圖形表示。

圖3.禁用折返功能時的安全操作區(qū)域。

兩電平限流方案

驅(qū)動阻性負載的另一種方法是使用PG信號在兩個RCB限流電阻之間切換。如圖4所示，增加了RCB2小信號FET 2N7002 （Q1）提供了一種簡單的方法來增加啟動時的折返電流限值，但不會消除SOA保護。在啟動階段，PG信號（見圖5）為低電平有效，這反過來又使Q1關(guān)斷，R保持R。CB1在啟動階段設(shè)置電流限制。當電壓輸出大于電壓輸入的90%時，PG信號被拉高至3.3V，Q1導(dǎo)通，這讓RCB2與 R 并行CB1.因此，在啟動階段，RCB1設(shè)置折返電流限制，啟動成功后，通過R的并聯(lián)組合設(shè)置正常電流限制CB1和 RCB2.

回到圖1，因為最大折返電流為RCB/3333.3 × 0.5， RCB1可設(shè)置為 2 × RCB/3333.3 增加電流限制，以便在阻性負載下啟動。例如，如果正常電流限制為 3A，則設(shè)置 RCB1和 RCB2至 20kΩ 允許啟動期間的最大折返電流限值為 20k/3333.3 = 6A，20k||成功啟動后所需的電流限制為 20k/3333.3 = 3A。該技術(shù)還用于其他具有內(nèi)部FET的Maxim集成熱插拔IC。應(yīng)用筆記 48721概述使用MAX5976時的這種技術(shù)。

圖4.雙電平限流控制。

圖5.具有雙電平控制的限流區(qū)。

結(jié)論

本應(yīng)用筆記概述了MAX15090/MAX1509B驅(qū)動阻性負載時可以使用的兩種技術(shù)。另一種未討論的技術(shù)是簡單地使用PG對下游POL和其他具有使能引腳的負載進行排序。這樣可以安全地為輸出電容器充電并提升輸出電壓，同時最大限度地降低浪涌電流。

審核編輯：郭婷