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[参考译文] LM5069:在高过流负载后无锁存

Guru**** 2512595 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5069, TPS4811-Q1

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/1377231/lm5069-no-latch-off-after-high-overcurrent-load

器件型号:LM5069
Thread 中讨论的其他器件: TPS4811-Q1

工具与软件:

大家好、我必须遵循使用 LM5069作为电子保险丝的测试设计、以便在48V 网络中限制/断开高于约16A 的电流。
在我的测试设置中、我将在输入端使用具有20A 电流和短期过载能力(50A)的工业48V 电源、并在输出端使用具有灌电流模式的电子负载。
该测试的目的是查看 IC 在哪些电流下关闭。
问题的简短总结 :当负载电流设置为16A 时、IC 将成功锁闭。 但是、当负载电流增加至18A 时、IC 不会保持闭锁状态、而会自行复位。
此问题仅发生在 el 上。 输出端的负载、使用热短路或低电阻成功进行了测试。

有关设计/设置的注意事项:

  • 由于需要驱动高达10-20mF 的高输出电容、因此 dv/dt 运行速度相当慢。 Cout=12mF 时的测试成功。
  • D3具有针对 IC 的反极性保护功能。 不包含背对背 FET、因为用于连接到输出端的器件本身已经阻断了反向电流。
  • 添加 D4是为了防止 OUT 和 GND_IC 之间出现负电压尖峰
  • 下面显示的所有测量均使用 GND_IC 作为基准电平 、非 GND。

1.测试成功(作为参考)-关闭16A- 电源已打开。 当 U_OUT 达到48V 后、则发送电子邮件。 在电流吸收模式@ 16A 下、负载被激活、并且电路按预期关闭:

A:关闭 多汁 @16A B:关闭开关的缩放

2.故障-关闭18A.

A:关闭 失败 @18A B:关闭开关的缩放 带有 U_OVLO (蓝色)

3. . IC 关断后、U_GATE 和 UOUT 处存在连续重复电压斜率(而 U_TIMER 在0V 时保持低电平)。 在 EL 之后。 负载开关关闭、IC 似乎重新启动并恢复正常运行(Q1开启和 PgD 高欧姆值)。 根据我的理解、IC 应该保持闭锁状态。

答:电压下降时、断电后电压下降。 负载仍处于运行状态(U_TIMER =恒定0V、该图中未显示)

我的第一个假设是、在第二个测试(故障@ 18A)中、当输入达到2.5V 时、器件由 OVLO 复位。  不过、这并没有解释输入和输出线路上发生的强振荡。 除此之外、IC 已关断时会达到2.5V OVLO 电平、因此这不能是 U_TIMER 达到4V 之前关闭的初始原因。  

我第二次猜测是 OUT 和 GND (_IC)之间的负电压电平、因为由于 D4的正向电压过高、这可能会重置 IC。 但如果我们看一下图1B、即使在-3.3V 的电压下、IC 也会成功关闭。 在故障设置中、我没有看到输出电压低于该值。

不幸的是,我不知道确切的影响或行为的 EL。 负载测试设置中的负载、但在我看来、无论连接到哪个负载、IC 都应保持其闭锁功能。
您是否知道造成这种情况的原因是什么?

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    您好!

    我在旅行中。 我将在下周初回到这个话题

    BR、

    Rakesh

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    您好!

    LM5069栅极在 3ms 后开始响应故障、并将故障电流折返至功率限制值(PLIM/VDS)。  

    16ms 相当长。 您的设计是否具有 SOA 裕度?

    为什么你需要这么长的计时器周期?

    BR、

    Rakesh

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    您好!
    故障时间较长的原因是我们希望对较长的过流尖峰具有高容差。 这会考虑 MOSFET SOA 并经过测试。

    您是否有任何想法、哪些因素可能会导致图片3中的行为?

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    电子负载应该是导致这种怪异行为的原因。 请使用电阻负载或您的终端负载进行评估。

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    在瞬态负载下、TPS4811-Q1是支持这种长消隐的不错选择。 请看一下

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    它可以很好地处理电阻负载以及用于应用的负载。 尽管如此、这种行为让我对可能的设计缺陷感到怀疑、我想了解这种情况的根本原因。
    我重复了相同的测试、但做了以下更改:

    • 添加背对背 FET (与 Q1相同)
    • 移除 C4、因为我怀疑这一点是为了将瞬态负电压尖峰注入 OUT
    • 将 OVLO 拉至低电平、以禁用 OVLO 功能   

    这三个都没有改变行为。

    一个主要问题是:为什么 IC 在18A 中5ms 后已经切换? 在我看来、这仅会在发生 UVLO/OVLO 时发生、对吗? 或者是否还有其他情况?

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    您是否尝试过使用更短的计时器周期(例如1ms 或2ms)?

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    我已经通过更改 C3测试了这一点:

    • C=200nf -> tfault = 9、5ms ->失败
    • C=100nF->tfault = 4、7ms ->无 K

    这个结果很有意义、就像在第二次运行(tFAULT=4、7ms)时、IC 会在振荡发生之前(大约5ms 后)关闭。
    尽管如此,这并不能解释根本原因,而是对抗症状。

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    正如我提到过的、 LM5069在 3ms 后开始响应故障、并将故障电流折返到功率限制值(PLIM/VDS)。 所以、我们不能将 LM5069用于长故障持续时间。

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    较长的故障时间>10ms 是一般问题还是仅在该特定示例中? 在我的理解下、故障时间应仅受 MOSFET SOA 限制、在这种情况下、MOSFET SOA 能够在整个故障时间内驱动硬短路。

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    您好!

    如果我们根据数据表中的结果进行解释、就会很清楚。  

    如图38所示、负载电流逐渐上升、LM5069在整个故障计时器周期7ms 内为负载供电、而不限制电流。

    如图39所示、对于负载电流阶跃、LM5069的栅极会折返、以便在计时器到期之前将电流限制到功率限制阈值(PLIM/VDS)。

    在您的设置上也会发生同样的行为。

    它是负载电流阶跃(换句话说、负载过驱的百分比) 、是电流折返的原因。  

    BR、

    Rakesh

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    您好、Rakesh。
    感谢您的澄清。 我不完全同意图38的陈述,也许我错了这里,我们可以澄清这一点:
    事实上、LM5069处于限流模式、您只是不会看到它、因为负载电流接近阈值->如果负载电流的斜升更陡峭、我希望限制器在达到电流阈值之前降低栅极(和输出)电压。 这意味着、在线性模式下、IC 通过增加 FET DS 上的压降来主动调节电流至其阈值。 最终、在输出电压下降后一旦达到功率限制阈值、IC 就会切换到 PLIM/VDS。

    在图39中、我不太明白负载电流阶跃之后的前3ms 发生了什么。 这是否意味着消隐时间? 为什么在限制阈值约为13A 时将电流限制为19A?

    图38 FIG39.
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    致电将有助于澄清问题  

    请分享您的电子邮件以发送会议邀请。 我们可以在下周初做