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[参考译文] TPS24751:电子保险丝设计参数和内部 MOSFET SOA 检查

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Other Parts Discussed in Thread: TPS24751, TPS24750, TPS25982, TPS25980, TPS25750, TPS2595, TPS25947

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/954226/tps24751-efuse-design-parameters-and-internal-mosfet-soa-check

器件型号:TPS24751
主题中讨论的其他器件: TPS24750TPS25982TPS25980TPS25750TPS2595TPS25947

我们目前正在将 TPS24751用于我们的75W PCIe 插件卡设计之一。

设计参数如下

VCC = 12V±8%(11.02V 至12.96V)

电流限制设置= 6.5A (根据规格、实际电流限制为5.5A)

卡的最大功耗= 75W (12V @ 5.5A)。

PLIM =~22W (内部 MOSFET 功耗)

最大输出电容= 675uF

efuse 中的 PLIM 规格是针对内部 MOSFET 的最大功率限制还是 Vout * Iout 限制。?

下面是所选的组件值。

设置电阻器

61.9.

Ω μ A

感应电阻器

5.

MΩ μ A

IMON 电阻器

1.27.

kΩ μ A

PROG 电阻器

37.4.

kΩ μ A

计时器电容器

47.

NF

 以下是我们从所选值中获得的限制

电流限制

6.5799

A

功率限制

21.992

W

我们设计的实际故障时间

6.345

ms

 我们使用4.7nf+1K 的栅极电容器进行压摆率控制。 此配置已经过测试(未完全启动、但电路板正常启动)。

 

现在、我们将其重新设计为25W PCIe 卡。 以下是规格。

VCC = 12V±8%(11.02V 至12.96V)

电流限制设置= 2.5A (根据规格、实际电流限制为2.1A)

卡的最大功耗= 25W (12V @ 2.1A)。

PLIM =~22W (内部 MOSFET 功耗)

最大输出电容= 675uF

设置电阻器

51.1.

Ω μ A

感应电阻器

10.

MΩ μ A

IMON 电阻器

1.37.

kΩ μ A

PROG 电阻器

31.6.

kΩ μ A

计时器电容器

56.

NF

 

以下是我们从所选值中获得的限制

电流限制

2.5177.

A

功率限制

22.008

W

我们设计的实际故障时间

7.56.

ms

 

我对设计有几个问题。

1.在25W 卡(重新设计)中、始终(包括浪涌)我们的最大电流应为~2.1A。 是计算出的值可以达到该电流限制。

使用输出栅极电容器、具有 PLIM 功能、浪涌期间的最大电流是否会超过2.1A。

3.如果像旧设计一样将 Rsense 用作5mΩ Ω、则 VSNS 为~10mV (@2A 输出电流)、接近下限–是可以、还是可以使用10mΩ Ω。

 

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    您好!

    感谢您与我们联系。  

    对于您在 TPS2475上的计算、您可以使用   Meanwhile 中提供的设计计算器、我想为您的应用建议更好的器件。  

    TPS25982和 TPS25980是 TPS24751的下一代器件。 与 采用7mm x 3.5mm +外部分流电阻器的 TPS24750相比、新一代器件集成了感应电阻器、具有更多特性并采用更紧凑的4mmx 4mm 封装。  

    下面是 TPS25982和 TPS25750之间的比较表。 请告诉我们您 对 TPS25982的看法。

    由于您的负载电流小于4A、因此您还可以查看 TPS2595。  

    材料

    TPS25982

    TPS24750

    最小输入电压(V)

    2.7.

    2.5.

    最大输入电压(V)

    24

    18

    绝对最大输入电压(V)

    30

    30

    Iq

    800uA

    1.4mA

    Ron (mΩ Ω)@ 25C TJ

    2.7.

    3.

    Ron (mΩ Ω)@ 125C TJ

    4.5 (最大值)

    6 (最大值)

    电流感应

    内部

    外部

    IMON 精度

    1.5%@ 25C、3%

    变化

    (3A < Iout < 15A)

    10%(范围由外部 Rsense 定义)

    过流响应

    ILIM/CB 选项

    CB

    PROG OC 瞬态计时器

    是的

    最小电流限制(A)

    2.

    0.01.

    最大电流限制(A)

    15.

    12.

    电流限制精度(%)

    +/-8%(5A < ILIM < 15A)、@ 25C

    在整个温度范围内为+/-13%(5A < ILIM < 15A)

    +/-10%

    快速跳变阈值

    可调(2.1xILIM)

    不适用

    快速跳闸响应时间

    250ns

    200ns

    程序 UVLO

    是的

    OVLO

    固定阈值选项

    /无 OVLO

    可调

    输出放电

    电源正常输出

    是的

    是的

    专用故障指示

    是的

    加载启动握手计时器

    是(LDSTRT)

    程序 自动重试延迟

    是的

    程序 自动重试计数

    是的

    UL 认证

    是的  

    封装

    QFN-24、4x4

    VQFN-36、3.5 x 7

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    您好 Praveen、

    我们在设计周期中处于领先地位、因此很少进行布局更改、BOM 更改也正常。

    另一件事是-->我们需要13-14V 的过压保护(我们的最大电压=12+8%),这些器件没有接近13-14V 的可调节或 OVP。

    我使用该 Excel 来查找组件的值。

    对于输出栅极电容器、仅使用 PLIM 功能、浪涌期间的最大电流是否会超过2.1A。

    是否有任何仿真模型可用于此目的?

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    您好!

    您能否分享已填充的设计计算器以供审核。  

    您可以在 IC 的产品文件夹中找到该器件的 PSpice 模型、链接如下

      

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    我要附加 Excel。

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    您好!

    我无法下载附件。 您能否使用"附加文件"选项再次上传。

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    文件已重新附加。

    e2e.ti.com/.../TPS2475x_5F00_Design_5F00_Calculator_5F00_HighVin_5F00_share.xlsx

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    您好!

    感谢您分享设计计算器。 我将在几天内回来。

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    您好 Praveen、

    我们对早期设计进行了少量采集。  

    设置电阻器

    61.9.

    Ω μ A

    感应电阻器

    5.

    MΩ μ A

    IMON 电阻器

    1.27.

    kΩ μ A

    PROG 电阻器

    37.4.

    kΩ μ A

    计时器电容器

    47.

    NF

     以下是我们从所选值中获得的限制

    电流限制

    6.5799

    A

    功率限制

    21.992

    W

    我们设计的实际故障时间

    6.345

    ms

    我看到浪涌期间的最大功率限制始终为~7.8W (这是 Excel 中提到的最小 PLIM)

    我们已使用 PROG 电阻器(37.4k)将 PLIM 配置为~22W、为什么在浪涌中将 PLIM 降低到~7.8W?

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    您好!

    设计计算器中共享的值对我来说很好。 实际浪涌电流大约为2A、这符合您小于2.1A 的要求。

     测试并共享波形后,电路板上的栅极电容是多少? 请根据您的实际测试条件共享包含填充参数的设计计算器。  

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    您好 Praveen、

    我们还使用新值进行了测试。

    设置电阻器51.1Ω Ω

    感应电阻器10mΩ Ω

    IMON 电阻器1.37kΩ Ω

    PROG 电阻器31.6kΩ Ω

    定时器电容器56nF

    我将达到~1.34A 的电流限值、Vout 将下降16个周期并再次上升。

    拍摄捕获的快照。

    我对电流限制在编程设定的不同点的原因有一些疑问。 我会自行清除并回复您。

    关于栅极电容的查询、我们在设计中可以选择4.7nF 的电容、但目前我们已将其除载以进行测试。 设置所有值后、我想填充栅极电容。

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    您好!

    您在哪些测试条件下捕获了波形? 是在启动期间还是在过载条件下?

    使用以下配置值时、 实际 I LIMIT 值= 2.5A、 Rprog 的实际功率限制= 9.9W  

    • 设置电阻器51.1Ω Ω
    • 感应电阻器10mΩ Ω
    • IMON 电阻器1.37kΩ Ω
    • PROG 电阻器31.6kΩ Ω
    • 定时器电容器56nF

    系统中的总输出电容 是否= 675uF?

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    您好 Praveen、

    关于测量条件、

    第一个捕捉触发点显示上电、上电~2秒后、电流上升~1.34A、我认为 TPS24751正在检测电流限制并启动计时器上升、计时器稳压至1.35V 输出后、栅极全部驱动为低电平、16个周期后重新启动。

    相同的过程。

    上述捕获的设计值(PLIM=22W、ILIM=2.5A)是使用获得的

    • 设置电阻器51.1Ω Ω
    • 感应电阻器10mΩ Ω
    • IMON 电阻器1.37kΩ Ω
    • PROG 电阻器14.3kΩ Ω
    • 定时器电容器56nF
    • 无 DVT/dt 控制

    我们看到的是、即使电流限制配置为~2.5A、实际电流限制也会触发(计时器电压升高)@ 1.34A。

    我们已经针对另一种配置进行了测试:PLIM = 22W、ILIM = 2.7A;

    • 设置电阻器51.1Ω Ω
    • 感应电阻器10mΩ Ω
    • IMON 电阻器1.27kΩ Ω
    • PROG 电阻器15.4kΩ Ω
    • 定时器电容器56nF
    • 无 DVT/dt 控制

    在这种情况下、也会发生@~1.54A 的情况(而不是上文所述的2.5A ILIM 情况下的1.34A)。

    为同一个连接捕捉。

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    您好!

    您是否可以共享布局以供审阅?

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    您好 Praveen、

    创建设计(参数 ILIM #6.5A)时、ti 会查看布局。

    我们将从设计计算器中获得不同配置(ILIM - 2.5A、2.7A、3.0A)的值,但测试结果显示低于编程电流时的电流限制触发。

    不知道原因。

    您是否看到 Rsense 为10mohms 的任何问题。

    我们的配置是

    ILIM:2.7A,PLIM:22W,

    目前、我们使用的栅极电容器为4.7nf。

    建议工作值、我们可以对其进行测试和更新。

    您可以建议使用和不使用栅极电容器。

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    您好!

    要获得电流限制= 2.7A 和功率限制= 22W、对于输入电压= 12V 和输出电压= 675uF、您可以使用以下值:

    Rsense = 10 Mohms、Rset = 51.1 Ω、Rimon = 1.27k Ω、Rprog = 15.3k Ω

    电流限制精度取决于  

    • Rsense、Rset 和 Rimon 值及其精度
    • 布局  

    请查看上述内容以获得良好的电流限制精度。  

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    您好 Praveen、

    这些值与我们采用的值相同。  

    我们是否可以使用56nF 的计时器电容器?

    下面是布局、我不确定它会有多少清晰。

    在中、感应电阻器放置在底部、TPS24751放置在顶部。

    在共享的图像中、仅显示左侧部件的底层、然后在右侧部件的顶部部分将覆盖在底部视图中。

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    您好!

    我建议您尝试以下操作、

    • 在 TI EVM 上使用相同的配置、IC 和组件、并在 EVM 上测试电路。
      • 这将告诉我们 IC /组件或您的布局是否有问题
    • 在测试 IC 的电流限制行为时使用电阻负载。 使用 e-Load、尤其是在 CC 模式下、可能会导致问题
    • 使用新 IC 替换电路板上的 IC、并测试相同的 IC。

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    您好 Praveen、

    我们没有用于本地测试的 EVM。 我将检查购买选项、这将需要时间。

    我看到、无论我们从测试结果和布局角度获得什么数据、都可以得出某些结果。

    根据您发送的值、我确定用于测试的值是正确的。

    在布局方面、我看到我们的布局不同于 EVM 布局->、但我很难访问布局偏差产生的误差百分比。

    还有一点"在布局 Rsense 中显示为单个电阻器、因为我们手头没有10m Ω 电阻器、因此我们将2个5个 Mohms 电阻器与空气中的公共焊盘串联、将其他2个焊盘连接到电路板"

    根据您对 TPS2475x 的使用经验、您是否直接看到我们布局的任何明显问题、

    以前、这种布局也会产生很好的效果。

    目前、我没有使用任何电子负载/电阻负载。 电路板负载从低到中不等、然后从启动到最大值。

    当前处于从启动到负载处于"低"状态的状态、没有电流限制达到 TPS24751的行为正常、但一旦负载达到中等状态、电流限制就会达到。

    我们将在另一个电路板上使用2.7A 配置进行测试以进行确认(这将清除电路板上是否存在组装问题(不太可能多次检查)或电路板上的值错误)。

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    您好!

    感谢您的回答。 我将在几天内就此问题再次与您进行讨论。  

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    您好!

    是的、很难从布局中估算电流限制中的误差。  

    将2 x 5 Mohms 电阻与提升的公共焊盘串联焊接可能不是一个好的做法、 所用焊料的数量也会增加电阻、从而增加误差。  

    从感测电阻器上抽头的感测线路的抽头点需要确保感测线路不在载流路径中以避免误差。  

    我不清楚您的电流限制测试程序。 我建议您使用电阻负载来逐渐加载输出并找出电流限制点。  

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    Praveen、

    我同意您如上所述串联连接2、5mΩ Ω 电阻器。

    我将尝试获取10mΩ 并对其进行测试。

    在测试过程中、

    电子保险丝必须在我们的环境中工作、  

    解释一下、电路板启动后、电路板进入不同的电源模式。 首先以"低"功率模式启动、然后经过一段时间后进入"中等"功率模式、然后进入"高"功率模式。

    现在、在我们的案例中、电子保险丝在"低"功耗状态下正常工作、当电路板进入"中等"功耗状态时、电子保险丝会触发电流限制。

    只是命名规则不同、

    最后一点是电子保险丝在低于编程设定的阈值时触发。

    我需要帮助、要获得 EVB、我们需要一些时间。  

    您能否使用提供的值从终端进行测试、并确认它在2.7A 的电流限制下工作。

    我们正在考虑将此 IC 更改为 TI 下一个设计之后的更新版本。

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    您好!

    与 TPS24751相比、我建议您考虑使用 TPS25982、因为集成了感应电阻、并且总的来说解决方案更紧凑、更高效、并且具有更多特性。

    您可以 在此处订购 EVM。 此外、您还可以联系 TI 销售团队以获取有关订购 EVM 的支持。   

    使用电阻负载对我的测试建议进行重新分级,这是为了找出器件达到电流限制时的确切负载电流/电阻与实际设定阈值的关系。 我不确定您是否可以找到器件使用负载达到电流限制时的确切负载电流值。  

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    您好 Praveen、

    感谢您的更新。

    对于下一个电路板、我们将看到替代此器件的替代方法。

     我有2个备选器件、一个是 TPS25982或 TPS259470ARPW、用于下一个设计。 与 TPS259470相比、TPS25982具有更高的导通电阻-您对 TPS259470有任何其他意见。

    关于负载、

    我也在探测 CH8中的电流、这可提供精确的电流(感应电流)。 即使我们使用电阻负载进行测试、它也应与实际电路板负载配合使用。

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    您好!

    与 TPS25947相比、TPS25982的 Rdson 要低得多。 TPS25982的 Rdson 为2.7Mohms、TPs25947的 Rdson 为28Mohms。  

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    这是一种混乱。

    TPS25982不是我们的选择、因为它没有可调节 OVP (固定 OVP 选项不在我们的工作范围内)、这一点我们在前面的文章中讨论过。

    如果 TPS25982还具有可调节 OVP、这将是一个非常好的解决方案。

    我比较 了 TPS25942x/44x 与 TPS25947xx 的版本。  

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    您好!

    明白了。 是的、您的理解是正确的。 很抱歉、我造成了任何困惑。 您可以考虑将 TPS25947用于您的应用。