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[参考译文] TPS2117:级联 TPS2117 和反向供电问题

Guru**** 2782445 points

Other Parts Discussed in Thread: TPS2117

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/1617192/tps2117-cascaded-tps2117-and-backpowering-issues

器件型号: TPS2117

您好、

我考虑在工程中将 TPS2117 用作电源多路复用器。

该工程中有三种可能的电源。

1) 5V USB

2)3.7V 锂聚合物电池

3) 由稳压上游 24V 电源生成的另一个 5V 电源

将有一个 3.3V LDO 通过传感器为 MCU 供电(在原理图中未显示)。
主要思路是使用两个 TPS2117 的级联配置、如下所示:

 

power_schematic.png

优先方案为:24V 电源生成的 5V 电压优先于 5V USB、其优先级高于 LiPo 电池。

我对这种配置是否有效或是否有一些问题需要解决有一些疑问。
具体来说:

1) 假设系统仅由 5V USB 供电、另一个 5V 节点由 50K 分压器下拉、电池可以在系统中断开、仅保留 C4 输入电容器作为多路复用器 U1 的可能 VIN2 输入。
现在、如果我移除 USB 电缆、由于 5V USB 节点也由 50k Ω 分压器下拉、因此我预计 U1 VOUT 和 U2 VOUT 上的电压至少与 5V USB 节点非常简单地下降、直到节点在最小 TSP2117 工作电源电压 (1.6V) 下放电。
此时、由于存在下拉电阻、5V USB 节点将继续在 GND 完全放电、但 U1 VOUT、U2 VOUT 和 C4 上的电压会发生什么情况?
如果不存在两个 5V 电源、理想情况下从 VBAT->Vbat 的路径 VOUT 应该断开、在这种情况下、我期望 C3 和 C5 在 C4 上放电达到平衡电压、电压小于 1.6V 但高于 0V、因为 Vbat 上没有下拉电阻。
但以这种方式、我假设电路按预期工作、即使 U1 VIN2 小于 1.6V、如果 C4 放电、就会出现这种情况。  
在这种情况下会发生什么?



2) 在这样的电路中、是否会触发反向电流阻断情况、例如在 VOUT > VIN 条件下 U1 和 U2 都关断时、或者我是否可以假设没有 TPS2117 输出在高于输入的电压下被主动驱动、因此在器件的正常工作条件下最终将始终消除电容器上的电压差?

3) 由于我们需要电池供电时的超低功耗(总负载最大为 200uA)、因此我不想在电池电源路径中添加下拉电阻、因此不会在 C4、U1 VOUT 或 U2 VOUT 上并联任何下拉电阻。 在作为 LDO 输入的 U2 VOUT 节点上、有一个具有 3V 关断阈值的电压监控器、LDO 具有智能下拉和输出放电功能。
为了在所有节点上增加下拉电阻的同时限制损耗、我将被迫添加 1-2 Ω 电阻器、但这些电阻器往往会放大较小的漏电流、并可能产生更复杂的场景进行预测。

4) 这个电路是否适合我的目标,如果它是太麻烦或容易干扰使用,你能建议其他电源多路复用器器件的一个可能的替代品?

感谢您的支持、

Francesco

  • 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 Francesco:

    1) 在第一个问题上、我没有看到这行“  5V USB 节点也通过 50k Ω 分压器下拉“。

    2) 当两个 FET 都关断时、反向电流根本不会流动。

    您能回答第一个问题、然后我会说明此电路是否适用于您的应用吗?

    谢谢、

    Hemanth.

     

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    嗨、Hemanth、

    感谢您的答复。

    1) 关于第一个问题、我的意思是在原理图中、我放置了下拉分压器(USB 5V 节点上的 R1+R2 和 24V 节点生成的 5V 上的 R3+R4、所有电阻均为 25K Ω、因此总下拉电阻为 50k Ω) 、这样、移除这两个电源后无疑会下拉至 GND。  

    问题是、由于电池供电时的超低功耗限制、我无法在 VBAT 和两个 TPS2117 多路复用器的输出端连接下拉电阻器、因此超级短线问题是、这些节点上是否缺少下拉电阻器+级联配置可能导致问题或干扰。

    2) 我也仔细阅读了数据表、好像当 TPS2117 的输入低于 1.6V 时、输出将变为高阻态、在我看来、在最坏的情况下、第 1 点中未主动下拉的节点将停止在 1.6V 左右主动放电、之后、由于泄漏可能会进一步放电。 如果是这种情况、则不是应用程序的特定问题。

    期待您的答复。

    谢谢、

    Francesco

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    您好、坦率、

    1) 您不必在 VBAT 处保留任何下拉电阻器进行放电、它会自动放电、具体取决于负载阻抗和电容 T = RC。

    2) 是的,正确。

    谢谢、

    Hemanth.

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    嗨、Hemanth、

    感谢您的回复、因此电路应按预期与给定的原理图配合使用。
    很高兴听到这个消息。  

    我们将制作一个原型、我会让您知道。

    谢谢、

    Francesco

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    您好 Frank、

    可以肯定的是、如果发生任何热插拔事件、还可以在 VIN 输入端添加 TVS 二极管、以避免由于布线电感而导致瞬态事件损坏。

    谢谢、

    Hemanth.

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    嗨、Hemanth、

    在 5V USB 和 24V 输入节点的电路中、TVS 二极管已放置在上游(尽管上面的原理图中未显示)。

    我是否也应该在 VBAT 上放置 TVS 二极管? 由于在超低功耗模式下要避免的反向电流泄漏、我没有在其中添加电池、同样在应用中、当存在其他输入源时也不会插入或移除电池。
    如果由于 LiPo 的最大电压为 4.2V、因此 VBAT 上也必须使用 TVS 二极管、我可能会尝试找到一个具有钳位在 5V 的超低 IRM 的二极管。

    谢谢、

    Francesco

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    尊敬的  Francesco:

    VBAT 不需要 TVS 二极管、因为热插拔在上行而不是在 VBAT 上完成。

    谢谢、

    Hemanth.