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[参考译文] 反向电流保护、在背靠背配置中使用两个 PMOS

Guru**** 2548910 points
Other Parts Discussed in Thread: LM74700-Q1, LM5060

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/769313/reverse-current-protection-using-two-pmos-in-back-to-back-configuration

主题中讨论的其他器件:LM74700-Q1LM5060
  1. 我已经介绍过 TI 的负载开关选项、找不到额定电压为+50V 且具有反向电流保护的选项。 因此、我必须使用分立式组件来实现负载开关。
  2. 我正在设计一个需要反向电流保护的电路。 我在一些 TI 应用手册中看到过背靠背 MOSFET 配置、这似乎是有道理的。 但是、在我构建 PCB 之后、在对电容器充满电并关闭电源之后、电流会直接流回电源。 请查看下面的电路。
  3. 让我稍微解释一下我的电路。 VIN =+50V。 我需要为 C1充电、并使用它来运行需要每个大电流的脉冲(D=10%)电路。 我有一个单独的电路来控制为电容器充电的最大电流、因此我不需要担心此电路的充电电流。 在充电期间、我的目的是使用 R4和 R10在电源开启时使 Q1和 Q2保持导通状态;R2和 R8会设置一个节点电压、该电压始终小于 Q1和 Q2的栅极电压、除非 Q6关闭。 当电源接通时、R7和 R11使 Q6保持接通状态。 D2阻断流向 C1的电流。 一切都在为我的电容器充电。 在放电期间、当电源关闭时、R7和 R11没有电流流过、Q6关闭、Q1和 Q2上的栅极电压上拉至+49.5V、而 C1具有+50V 电压、Q1和 Q2关断。  这就是问题、 Q1和 Q2从未关闭。 我的理论是、任何寄生电容或慢速电源关断操作都会使 Q6保持导通状态的时间很短、Q1和 Q2将保持导通状态、电流开始流回、 然后 C1上的大部分电压出现在 Vin 上、并使 Q6保持更长的时间。 它会创建一个正反馈环路并使 Q1和 Q2保持导通。
  4. 我已完成仿真并确认 Q1和 Q2在电源关闭后导通。
  5. 我希望大家能提供一些反馈、因为你们的许多负载开关都具有反向电流保护功能。 如果您对如何阻断反向电流有不同的想法、我也希望听到这些想法。 由于正向电流过高、二极管过大并消耗大量功率、因此不能使用二极管。
  6. 谢谢!

  • 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。
    Hong Pan、

    LM74700-Q1是一款理想二极管控制器、可用于驱动 N 沟道 MOSFET、从而在最大电压为65V 的50V 应用中阻断反向电流。

    请告诉我们此充电应用的电流要求。

    如果您需要背对背配置、则需要添加 LM5060器件以及 LM74700-Q1。

    此致、
    Kari。
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    您好、Kari、

    充电时、正向电流为3A。
    我所关心的是阻止此时的反向电流。 我不关心我是否使用一个或两个 MOSFET。 您确定我不会遇到与我相同的问题吗? 我通读了 LM74700-Q1、看起来很有希望。 它是否监控输入和输出之间的电压不同、并决定在 Vout-Vin > 11mV 时关闭 NMOS ON?

    谢谢、

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    您好、Hong、

    是的、LM74700-Q1可以有效阻断反向电流、并在正常运行期间将正向压降降低至接近20mV。

    LM74700-Q1使用内部反向电流比较器监控输入输出、并在0.45us (典型值、最大值1us)内快速关闭 MOSFET。 反向比较器阈值为-11mV。
    LM74700-Q1将 VDS (输入输出)调节为20mV、这由内部放大器完成、持续调节 MOSFET 的 Vgs 电压。
    该调节有助于使用内部放大器和反向比较器完全提供"零直流反向电流"。

    请注意、-11mV 阈值用于计算瞬态反向电流(0.45us 的极短时间)。
    输入短路期间的最大瞬态反向电流将接近 MOSFET 的-11mV/ Rdson。
    直流反向电流为零、这是该器件的一个关键特性。

    这比二极管好得多、因为二极管的前向压降相当大、为600mV、因此会消耗大量功率。

    此致、
    Kari。
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    您好、Kari、

    感谢您的解释。 这很有帮助。 下面是一些问题:

    1.关于 LM74700-Q1的20mV (Vin-Vout)压降调节,如果我的功率 NMOS 的 RDS*ID 大于20mV,则发生这种情况时,该控制器的行为是什么? 我是否必须选择 RDS*工作电流始终小于20mV 的 NMOS? 在方框图中,RDS*ID 似乎大于50mV,将会发生什么情况。

    2.在 LM74700-Q1 数据表的第10页上、 它表示"内部电荷泵用于将外部 N 沟道 MOSFET 驱动至大约15V 的最大栅极驱动电压。"是指它将栅极电压驱动至比源极电压大15V 的最大值、以达到20mV (Vin-Vout)电压 压降调节?

    3. LM74700-Q1 不能驱动两个背靠背 NMOS 的原因是什么? 很好奇、因为我无法从数据表中推断此信息。 如果我可以使用背靠背配置、EN 引脚在某些应用中会变得非常有用。

    4.该器件何时准备好销售? 看起来只有预量产可通过 TI store 购买。

    非常感谢。

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    您好、Kari、

    考虑一下另一个问题:
    您提到 LM74700-Q1使用 RDSON*反向电流检测 Vin 和 Vout 之间的-11mV 电压,在反向电流较小的情况下会发生什么情况? 在我的情况下、当我的电源关闭时、它会显示为3k 欧姆电阻器、最大反向电流为18mA。 如果我的 NMOS 的 Rdson 约为20mohms、则压降为360uV。 LM74700-Q1是否会检测到这种小的反向电流并加以阻断? 或者、由于输入和输出之间的+20mV 调节、它是否会使用 GM 放大器来关闭 NMOS?

    谢谢。
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    您好、Hong、

    如果所选 MOSFET 的 ID 为* Rdson (最低)>20mV、则 LM74700-Q1无法调节、它将进入数据表中提到的完全导通模式。 建议选择 Rdson、使20mV/I_Load_Nominal < Rdson < 50mV/I_Load Nominal。 如果 VDS 大于50mV、MOSFET 将进入完全导通状态->栅极将完全增强。 否则、在正常运行条件下、栅极将始终保持稳压(栅极无需完全增强)、以保持 VDS 20mV。 稳压和反向比较器组合使用可确保在输入短路(或电源或电池故障)期间没有直流反向电流。 请参阅随附的波形、显示此情况。

    2.是的栅极电压驱动至高于源极电压(与阳极引脚或输入相同)。 VGS 最大值为15V。

    3.是的 LM74700无法驱动背靠背 MOSFET、因为它通过在内部使 Vgs = 0V 来关闭 MOSFET。 当源极为阳极且 Vgs 为0V 时、一个正向阻断反向电流的 MOSFET 将被打开。 但是、对于第二个 MOSFET、栅漏极电压为0V。 这意味着第二个 MOSFET 无法完全关断。 其源极将具有电压= MOSFET 的漏极- Vth。

    4.提供预量产,有关版本,我们无法在线共享此信息。 但我可以说、它很快就会发布。

    5.在反向电流较小的情况下:假设输入电源断开或关闭速度非常慢(不是输入短路故障)。 现在、将有小的反向电流尝试从输出流向输入。 但 VDS 调节电路不断尝试根据负载电流调节栅极电压。 我的意思是、对于更高的负载电流、栅极电压将更高、而对于更低的电流、栅极电压将更低、恰好高于 MOSFET 的 Vth。 现在、当输入电源断开连接或缓慢关闭(例如1ms 至10ms 刻度)时、负载电流将缓慢减小、栅极电压将降低以保持20mV。 这最终会使 Vgs 接近 Vth、这意味着 Rdson 非常高、当电流开始反向时、它将关断-11mV/New_Rdson。 因此不会有任何反向电流流动。

    但是、假设快速或快速输入故障的情况下、输入电压很快变为0V、现在稳压电路无法快速反应、反向电流-11mV/Nominal Rdson 将在反向比较器在0.45us (通常为1us 最大值)内关闭之前流动。


    此致、
    Kari。
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    谢谢! 非常有教育意义,非常乐于助人!
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    你(们)好

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    此致、
    Kari。