基于TPS2301的热插拔电路设计
3.1 正常电压输出门限设置
正常输出电压门限可由VSENSEl管脚来控制,而VSENSEl管脚电压则由跨接在输出V01与GND间的电阻RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM分压获得。
将该电压与芯片内部的参考电压(1.225 V±2%)进行比较,可确定实际输出电压是否在输出允许范围之内。例如输出电压为12 V,允许调整范围为±lO%,那么,输出电压的最低要求为10.8V,因此,可以此计算出反馈电阻RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM的取值要求。
在选择RVSENSE1_TOP和RVSENSE1_BOTTOM阻值时,应尽可能选择阻值比较大的电阻(10 kΩ以上),这样能有效减少不必要的电源损耗。当V01小于V01min时,PWRGDl的输出将置低,直到V01输出正常。
3.2 感应电阻RSENSE与过流限制电阻RISET1的选择
检测电阻RSENSE的取值应根据后端负载的最大工作电流来选取。假定过流电流ILMT1=11A,那么,在选择检测电阻时,就必须选择允许通过电流范围大于11A的检测电阻,并确保检测电阻上的自身功耗不超过其额定功率。本设计选择的检测电阻的内阻为0.003Ω,自身允许功耗为l W。表1提供了部分检测电阻的规格和指标。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/180624.htm
选定检测电阻后,即可根据以下公式来确定过流限制电阻RISET1的大小。
3.3 MOSFET的选择
选择合适的MOSFET的第一步是选定VDS和ID标准。对于12 V系统来说,VDS应为30 V或40V,这样可以处理可能损坏MOSFET的瞬变。MOSFET的ID应远大于所需的最大值,图2所示是MOSFET的SOA图。事实上,在大电流应用中,最重要的指标之一是MOSFET的导通电阻RDSON。较小的RDSON能确保MOSFET在正常工作时具有较小的功耗,并在满负载条件下产生最少的热量。
为防止MOSFET过热,应考虑MOSFET在直流负载条件下的功耗。随着MOSFET温度的升高,通常额定功率将会减小或降额,此外,在高温下工作时,MOSFET的使用寿命也会缩短。
本设计选择的MOSFET型号为IRLR3103,其中VDSS为30 V;RDS(ON)为0.019 Ω;ID为46 A。这样,根据后端负载最大电流为11A就可以计算出MOSFET上所损耗的功率:
查询TRLR3103数据手册可得出RTHIJ=50℃/W,由于MOSFET需要消耗约2.3W的功率,因此,最坏条件下,其温度可能上升到高于室温的115℃。降低这个数值的一种方法是并联使用两个或更多的MOSFET,这样能有效降低RDS(0N),从而降低MOSFET的功耗。使用两个MOSFET时, 假设电流在器件间均匀匹配(允许一定的容差),那么,每个MOSFET的温度升高最大值为29℃。
假设室温TA为25℃,再加上这个温度上升值,那么每个MOSFET的最大温度为54℃。
评论