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[参考译文] TPS386000:TPS386000 是 SENSE 和 VREF 引脚的负输入电压/电流绝对最大额定值

Guru**** 2460850 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS386000, OPA310, TPS3700, TPS3701, TPS7A33

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1546740/tps386000-tps386000-negative-input-voltage-current-absolute-maximum-ratings-for-sense-and-vref-pins

器件型号:TPS386000
主题中讨论的其他器件: OPA310TPS3700TPS3701TPS7A33

工具/软件:

您好、

我计划在涉及+/- 18V 双极电源的应用中使用 TPS386000 电压监控器、因此、是数据表图 34 中所示电路的一个变体。 监控器的目的是检测完全缺失的电源轨、以保护下游低噪声 LDO 免受反向输出电压的影响。 因此不需要太高的精度。 但是、这是一种针对完全缺失电源轨的稳健解决方案(取代现有的 20 多个元件的分立式电路、并使用内置 30ms 延时进行电源时序控制)。

我已推导出、我将使用 10k Ω 的 RS4H 电阻和 127k Ω 至 196k Ω 之间的任何值的 RS42L 电阻。 (RS42L 的这一范围设置了检测范围、使得我们的另一个标称电压 为–8V 的负电源轨永远不会被检测为 PG、因为 PG 最低时为–9.5V、并且在我们有针对性的有损耗反极性保护和输入滤波器始终被检测为 PG 尽可能高、而 PG 不是–15.8V 后、确保我们–18V 的最低有效值。 这将是我们当前设计的一个改进,并有足够的用途。)

不过、似乎有一个小问题:由于 TPS386000 的电源轨是从正电源轨提供的、因此 如果正电源轨完全缺失、此类电路在设计上会超出负输入电压的绝对最大额定值。 (除了违反绝对最大额定值之外,TPS386000 的输出也是有效的逻辑低电平、因为 TPS386000 在其电源轨达到下游逻辑高电平阈值之前可以完全正常运行。)  

数据表给出的 V (SENSE4H) 限值为–0.3V、只要输入电流保持限制为某个小值、就不能超过此限值。

作为参考、一些运算放大器允许此类违规行为、例如、OPA310 可通过其 ESD 二极管处理高达 10mA 的此类违规电流。

我想知道 TPS386000 是否对来自 SENSE4H 和/或 VREF 的负输入电流有明确的限值。

或者、至少在可以安全地从这两个引脚拉取–0.2mA 顺序并且预计器件正常上电时、即使在引入正电源轨时 SENSE4H 和 VREF 都将略微被拉低也是如此。

-

概括来说、其他检测引脚确实存在类似的负电流限制。 如果存在这种允许的负电流限制、我可以在有目的的有损耗反极性保护和滤波电路之前检测电压、这有其优点(TPS386000 的电源当然会受到反极性保护,只是大电阻检测电阻的高侧会进入脏侧)。

此致、

拉里

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    尊敬的 Lari:

    要使用 TPS38600 监测负电源轨、确实需要为 VDD 正确供电。 我将检查是否有任何有关 Vref 引脚上灌电流的信息、看看是否存在 VDD 这种情况会损坏器件。

    在平均时间、请参阅此常见问题解答、了解有关适用于您应用的其他可能器件的信息: https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1538837/faq-tps3701-how-to-monitor-negative-supply-rails-with-a-voltage-supervisor/5925451

    -亨利

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    谢谢 Henry、

    我已经看过 2013 年 TPS3700 的应用报告 SLVA600、该应用报告概括为 TPS3701。 不过、我还没有看到 2019 年 SBVA062 的改进版本。

    在任何情况下、如果监控器必须检测 电源轨完全崩溃的特殊情况、则所示的示例都不起作用。 在这种情况下、由负电源轨供电的监控器输出任何有意义的“置为低电平“信号都不可信。

    特别是:

    如果负电源轨完全缺失、 负电源轨上的 TPS3700/TPS3701 无法下拉其 OUTA、如果正电源轨正常、则 UV 将悬空至高电平。 它将一直悬空至 适当的逻辑高电平。

    2.即使负电源轨高于 V (POR)(–0.8V) 所需的电压 、 该电路的 SLVA600 版本也只会在负电源轨电压至少为–3V 时才会变为逻辑低电平、从而完全为分压器和二极管供电。 ( SBVA062 型号看起来像是可在 V (POR) 范围内工作、因此从–0.8V 开始工作,该值更接近零,但并不完全达到零。)

    不幸的是,当做 这个大的地面电平转换,这个 V(por ) 问题不能通过技术文章 SSZTAD3 中使用的 JFET 技巧来纠正(关于优化电压监控器的提示和技巧)  。 因此、我认为 JFET 会将电平转换钳制在接地端。

    相反、我认为它需要 更多的分立式元件。 我们需要从负电源轨“发送“一个“非 PG “、即使没有电源轨、该电压始终可以可靠地进行转换、然后 以正 V (POR) 安全方式在正极侧将其转换回。 正侧 V (POR) 不是问题、因为在超过正 V (POR) 之前不会触发下游逻辑高电平。

    不过、如果 TPS386000 无法正常工作 、则双通道 TPS3701 的型号可能也是合适的选择。 但是、没有内置延迟、我可以继续使用经过测试的分立式解决方案。

    在任何情况下、我都可以将我的 TPS3701 建议与任何其他考虑相同问题的人分享。 对于所需的三种操作、我可以将其减少到三个晶体管。   从输出到 TPS3701 的电平转换电路说明:

    1. Q3:逻辑反相、当 Q3 基极高于约 700mV 时提供低输出。

    2. Q2:共基极晶体管、将电流从 R7 传输到 R6。 基本上、在较新的应用手册中这是二极管的更优版本、可避免 TPS3701 需要将其几乎最大的 10mA 灌入 OUTA (或者在此处为 Q1 灌入该灌入)。 使用通用 NPN 晶体管时、最差情况下的电流传输比为~90%、如果使用稍高的电流、则会达到 99%以上。

    3. R7:设置 Q2 发射极的电流。 仅指该值有些关键的组件。  选择 R7、使 I (R7)>>(5V-0.7V)/R6 = 43µA(在最低 V (PG) 时)。 这里、电压约为–15V、R7 上的电压约为 14V。 因此、R7 << 330k Ω。 因此、100k Ω 电阻器很适合这种情况。 需要小于较低 V (PG) 阈值或较高逻辑电压的值。

    4. Q1:逻辑反转。

    5. R4 和 R5、上拉 Q1、但还确保仅在高于 V (POR) 时导通。 因此、1:1 是 NPN 的良好比率。 Q1 和 Q3 也可以是“数字晶体管“、因为这些电阻器不需要任何精度。

    主要区别:我们的 PG 信号现在是电流信号> 43µA 汲取。 当没有负电源轨时、不可能发生该信号。 主要缺点:大量分立式元件、TPS3701 没有内置计时器。

    不过、如果需要、可获得比 TPS3701 高得多的精度。 以及 OV 检测。

     

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    尊敬的 Lari:

    感谢您的详细答复。 首先更新我的原始答复:

    在 TPS386000 上、VREF 只能在器件处于运行状态时拉出电流、而不能灌入电流。 SENSE 不应拉出或灌入任何电流、但由于内部二极管而产生的漏电流除外。 我们没有任何有关 VDD 不存在时器件行为的信息。

    接下来、我来提出一些关于您应用的阐述性问题、以便我们能够帮助您找到解决方案。

    当您说“完全崩溃的电源轨“时、您是指该电源轨变为 0V 吗?

    您能解释一下要在您的应用中实现哪种电源时序吗?

    最后、您在第一条消息中指出、TPS386000 的 VDD 将由您尝试监测的同一 18V 电压轨生成。 由于您的正 18V 电源轨存在发生故障的风险、因此是否有另一个电源轨可以为 TPS386000 上的 VDD 供电? 这样我们就可以保证器件保持开启状态。

    此致、

    -亨利

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    您好 Henry:

    使用“完全崩溃的电源轨“时、我指的只是 0V(但至少不可能实现反极性)。 在我们的分布式直流电源设置中、这可能是由于每个单独器件无法控制的一系列原因造成的。  大多数情况下、其他一些器件 会使其中一个直流电源轨过载、并且该电源轨本身会自我保护。 有时 PSU 的实际硬件故障。 两者都不是、不幸的是、其他电源轨会停机。 这就留给我们一个瞬间不对称的直流电源系统。 尽管罕见、但任何 电源轨在过去至少发生过一次这种情况。 而且、  此类事件的最坏情况后果是从此时开始、下游的某些敏感电子设备会发生大量损坏、因此我们确实不希望它通过传播(我们有一个用于真空应用的单独高可靠性设计,但对于一般用途来说有点不切实际)。

    我所需的电源序列:

    1.检查所有连接的电源轨是否 具有合理的电压值(这是 2 或 3 个电源轨)。

    最低限度:检查电压是否至少为几伏、因为电压足以保护 LDO 和下游模拟电子器件免受因缺少电源轨而造成的损坏。

    更好的检测没有影响、但 似乎很难 使检测范围足够窄 、以便保证 下游 LDO 输入端的电压足够大、因为有效范围通常使用有损耗滤波器任意窄、因此我们不再尝试这样做 、并且相信|V|> 9V 的 PSU 正常运行(对于+/- 18V、对于+/- 8V、|V|> 4V)。

     

    2.如果条件保持不变,请为 2-4 个 LDO 提供“TTL 兼容“的使能信号。 理想情况下应至少具有一点迟滞、并且 PG 具有较小的延迟、但显然 PG 消失时不会如此。 因此、我开始将 TPS386000 看作是这些论坛中提到的一种替代方案、用于类似应用、在双极环境中节省 TPS7A33 因损坏而受损、并且它具有内置计时器。

    -

    我们不需要过压保护(可以依靠 PSU 来实现出色性能)。

    可能的设置包括:

    大多数器件: 只有+/- 18V

    某些器件:只有+/–8V

    很少情况下: +/–18V 加+8V 或+/–8V 加+18V(对于所有三个电压轨,通过在我们当前解决方案中的混合组合中添加几个分立式元件来监控所有三个电压轨,这非常不精确且具有大量分立式元件)

    很少情况下:所有四个电压轨(不过,到目前为止,这些设计都没有任何电压监控器)

    此致、

    拉里

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    尊敬的 Lari:

    抱歉、我仍然很难直观显示您的系统。 您能用一个方框图来说明电源树吗? 此外、系统中是否有另一个电源轨可用于为 TPS386000 供电? 如果没有适当的电源 、我们产品系列中的任何器件都不 能提供您所需的监控。

    此致、

    Henry

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    您好 Henry:

    如下所示:

    有一个包含 电源设备集合的位置 (1)。

    然后、位置 (2) 包含多个电子设备机架、但除了位置 (1) 提供的电源外没有其他电源。 每个器件可以获得 2-N 个这些电源轨(大多数器件获得 2 个电源轨、一些获得 3 个电源轨、只有极少数 4 个或更多、因此可以忽略这些异常器件、因为它们更像是 2 个具有 2 个或 3 个输入的独立器件)。

    在此类系统中、共享 PSU 的任何其他器件都可能导致 PSU 跳闸。 有时这可能是用户错误。 或任何其他东西。 但是、有一种不可预防的情况、即(例如)+18V 电源轨要么为 0V、要么可能处于悬空状态。 它不能低于 0、相反、存在保护。 此故障也可能是瞬时的(由于过载)、并在几秒钟后自动恢复。

    因此、TPS386000(或任何其他电压监控器)必须由与其检测的电源轨相同的电源轨供电。  对于 TPS386000、它 当然会有自己的 5V 并联稳压器(考虑到功耗很小)、或者如果手头的器件是+5VSB(来自其正电源轨之一)、则会有该电源轨。 但是、只有在具有正电源轨时、这些电源才会得到供电。

    正电源轨断电便于在故障期间确保正确输出。

    问题在于如何从这种事件中恢复、例如负电源轨已将所有输入拉至其内部过压钳位(弱下拉电流为 0.1mA 等)。

    -

    那么、为什么 TPS386000 并不是 TPS3701 或类似器件呢?  TPS3701 正负电压窗口检测器 — 电源管理论坛-电源管理 — TI E2E 支持论坛中提到了 这一点、可作为基本这一任务的替代方案、但具有内置延迟和监控更多正电压轨的功能。 可用于 进行 许多其他电源时序控制。

    但不幸的是、没有提供这种用途的完整例子、我在其他地方也找不到一个例子。

    我只需要知道 它确实适合这项任务(具有高可靠性)。

    其 VREF 输出和 SENSE4H 输入上的内部欠压钳位可以 可靠地提供一些定义明确的电流量(同时将电压偏移钳位到某个电平,当再次引入该芯片的电源时,这些电平可以可靠地恢复)。 电流不需要很大。 对于一些较高的电阻器、如果某些 0.1mA 的限值为 1 兆欧、就可以正常工作(或者,如果该限值为 1mA,则可以使用数据表示例进行高精度检测)。 据我所知、其他一些类似器件在使用期间明确禁止这种行为、其提供了一个示例、说明如何使用分压器和二极管钳位来扩展有效负输入电压范围(但此类钳位仅在器件也通电时才能充分发挥作用)。  

     对于很多其他输入模块(例如,现代逻辑元件,大多数处于断电状态的运算放大器...) 、都定义了此类值。 这些限制通常非常大、就像“只要输入电流限制为 10mA、任何电压都会达到“。

    -

    再次感谢。 我只是想看看我是否可以简化 输入保护、同时还能为其添加更多功能。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Lari:

    感谢方框图、我认为我对这种情况有很好的了解。

    对于 TPS386000、VREF 可以提供高达 5mA 的拉电流、并且无法灌入任何电流。 SENSE4H 是运算放大器的输入、因此它不会拉取或灌入任何电流(内部二极管引起的小漏电流除外)。 不能保证器件在数据表中列出的范围之外能够正常运行、因此我不能提供任何其他建议。

    此致、

    -亨利