摘要: 有时电源上的高dV/dt上升时间可能会导致下游组件出现问题。在具有高电流输出驱动器的24V供电工业系统中尤其如此。本应用笔记描述了如何通过控制场效应管控制上升时间,同时限制功率损耗。
对于许多系统,一个简单的pet电路与相关元件足以限制电源的上升时间。然而,当电流达到8A以上时,fet的R(DSON)会导致系统中的热量上升。具有较低R(DSON)的nFET是一个不错的选择。
MAX16127是一个3mm × 3mm的nFET控制器,设计用于过压保护。它也可以用来控制电源电压的斜坡。该保护电路上的功率良好的低活性FLAG输出使其具有独特的能力,当控制电压为输入电压的90%时,无论输入电压如何,都能使能下游设备。与设置固定的导通电压或延迟时间相比,该功能是一个很好的改进,特别是在输入电压可以在很大范围内变化的工业和汽车系统中。
图1中的电路显示了用于斜坡V(in)的基本配置。MAX16127的GATE引脚是来自内部电荷泵的电流输出电路。它驱动非场效应晶体管的栅极到非场效应晶体管源上方约10V。栅极上的附加电容可以用来控制栅极电压的上升时间,并且电容的值可以根据所需的摆压率进行调整。在本例中,C1为220nF电容器。电阻R2 (1k欧姆)与C1串联。R2隔离C1,因此当MAX16127在过压或故障情况下关闭时,有一个快速关断时间。
当栅极倾斜时,非净场效应场将处于其线性区域。因此,大量的功耗可以看到,如果所有的下游电路开始工作,而它是斜坡。在这种情况下,MAX16127的active-low FLAG引脚用作下游驱动器和电源的使能引脚。图2和图3显示了active-low FLAG-enable信号如何随着V(in)的变化而及时移出,当V(SUPPLY)处于V(in)的90%时始终使能。当使用active-low FLAG作为启用项时,您只需要担心在所有功能都打开时最后10%的net大小。
MAX16127的GATE引脚的标称电流为180µa,您可以使用公式计算栅极驱动上升时间:I = C dV/dT。使用所示的220nF电容器,我们的dV/dT约为0.82V/ms。图2显示了V(SUPPLY)在大约40毫秒内上升到30V,这与我们所期望的接近,因为栅极驱动器呈线性上升。
该电路还使用电阻R5和R6提供标准过压保护,并使用电阻R3和R7提供欠压锁定。
图1所示、上升时间控制电路原理图
图2、波形和激活低FLAG行为的30V V(IN)
图3、波形和有效低FLAG行为的18V V(IN)
在本例中,我们使用90% active-low FLAG来启用10A的下行负载。假设V(IN)上的最大电压为30V,我们需要调整FET的尺寸,以便它可以在大约4ms内处理V(SUPPLY)从27V上升到30V的平均功率。平均功率为(1/2)(V(IN) - V(OUT)) × I或1.5V × 10A = 15W,但持续时间较短。大多数功率场效应管数据表都有一个安全工作区域(SOA)图,该图显示了V(DS)与电流的关系,并叠加了时间。检查SOA以确定FET的大小。
这篇文章的类似版本出现在2015年5月的How2Power杂志上。
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