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MAX20796过流保护功能的技术处理方案

来源:analog 发布时间:2023-07-27

摘要: 本应用笔记讨论了MAX20796的过流保护功能

介绍

MAX20796在动力系统中以初级和快速峰值OCP形式提供平均过流保护(OCP)。

平均OCP的响应可以从PMbus命令中选择为锁死或50ms后重试,并且平均阈值也可以从引脚带电阻中用户配置。

动力系统中的快速峰值OCP具有固定的OCP阈值,是逐周期保护。本应用程序说明将在以下部分中深入讨论这两个特性。

平均(OCP)

MAX20796通过从循环中返回当前信息来实现平均OCP。

回路图如图1所示,输出电压通过差分遥感引脚SENSEN和SENSEP馈入控制回路。第一个误差放大器级(A1)是一个差分放大器,它提供参考电压(V(CM))和遥感电压之间的误差的成比例输出。第一级的输出电压(V(ERR))通过比例积分(PI)滤波器馈入电压环路放大器(GM1)。

放大器GM1的输出电压V(IDES)到第二个电压环路放大器GM2。将GM2的输出电流I(DES)与总感测相电流I(L_TOT)进行比较,生成电流环误差放大器输入V(ERR)。

I(L_TOT)是来自动力系统的总电流,增益为1/200k。由于存在比例增益和带有电流放大器GM3的积分器,因此进入电流环路的直流电为零。因此,在稳定状态下,I(DES)被迫等于I(L_TOT)的直流分量加上环路平均的小电流纹波。

因此,在稳态下,


V(IDES)与平均输出电流成固定比例。

MAX20796以比率读取V(IDES)电压,并将电压输入OCP比较器,并将其与OCP阈值进行比较,如图1所示。通过将电阻连接到PGMD引脚,可以对OCP阈值进行编程,OCP阈值可以在每个相位设置从10A到33.3A。参考MAX20796数据表。


图1所示、MAX20796控制回路和平均OCP保护

当V(IDES)电压达到阈值时,OCP块将一个标志翻转到数字核并关闭电源级。数字核心具有50个周期的去glitch滤波器,时钟频率为16MHz(±10%),约为3.3µs。

一旦触发OCP故障,交换停止,PGOOD解除断言。根据I(OUT_OC_FAULT_RESPONSE)命令设置,调节器在大约50ms后开始“关机和重试”(出厂默认值)或“仅关机”而不重新启动。关机和重试将继续,直到负载电流低于阈值。请参考《MAX20796 PMBus命令集用户指南》。

在由于负载跳增引起的瞬态响应期间,输出电压下降,然后恢复到调节状态。这个电压序列集导致V(IDES)电压有一个短暂的超调。超调量有多大以及解决超调所需的时间取决于负载步长和循环响应时间或带宽。

在大多数在输出端有负载变化的应用中,V(IDES)瞬态超调很小,不会引起错误的OCP触发。但是,在负载变化大、环路响应慢的情况下,V(IDES)的超调量可能达到OCP阈值而触发OCP,此时需要考虑提高环路带宽或在输出端放置更多的电容,以减小输出倾角,加速环路响应。

峰(OCP)

如果输出电流迅速上升或出现短路情况,动力系统内部的二级OCP保护可以限制最大电流,直到OCP保护电路反应并关闭开关。

MAX20796在每个动力系统中都具有瞬时逐周期峰值电流保护。其阈值是固定的,如MAX20796数据表的电气特性表所示。一旦触发功率级峰值OCP,相关相位关闭高侧场效应管,并打开其低侧场效应管,以保持其峰值电流处于安全水平。由于保护基于瞬时电流,因此在计算每相最大电流时必须考虑纹波电流。



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