選擇 MOSFET Q₁ 和 Q₂

選擇 MOSFET Q₁ 和 Q₂ 時，重要的電氣參數包括最大持續漏極電流 I_D、最大漏源電壓 V_DS(MAX)、最大柵源電壓 V_GS(MAX) 以及漏源導通電阻 R_DSON。

最大持續漏極電流 I_D 額定值必須超過最大持續負載電流。

最大漏源電壓 V_DS(MAX) 必須足夠高，以便承受應用中所見的最高電壓。考慮負載突降導致最高應用電壓為 35V，因此該應用選擇 V_DS 額定電壓為 40V 的 MOSFET。

TPS12130-Q1 可驅動的最大 V_GS 為 11V，因此必須選擇 V_GS 最小額定值為 15V 的 MOSFET。

為了降低 MOSFET 導通損耗，建議選擇合適的 R_DS(ON)。

根據設計要求，選擇的是兩個 BUK7J1R4-40H，其電壓等級為：

• 40V V_DS(MAX) 和 ±20V V_GS(MAX)
• 在 10V_GS 時，R_DS(ON) 的典型值為 1.06mΩ
• MOSFET Q_g(total) 的典型值為 73nC

TI 建議確保短路條件（例如最大 V_IN 和 I_SC）處于所選 FET（Q₁ 和 Q₂）的 SOA 范圍內，確保大于 t_SC 定時。

選擇自舉電容器 C_BST

內部電荷泵以大約 345μA 的電流為外部自舉電容器（連接在 BST 和 SRC 引腳之間）充電。使用以下公式計算驅動兩個并聯 BUK7J1R4-40H MOSFET 所需的自舉電容最小值

選擇最接近的可用標準值：150nF，10%。

對短路保護閾值進行編程 – R_ISCP 選型

R_ISCP 用于設置短路保護閾值，該值可使用以下公式計算：

為了將短路保護閾值設置為 100A，兩個并聯 FET 的 R_ISCP 計算值應為 15.5kΩ。

選擇最接近的可用標準值：15.6k?，1%。

對故障計時器周期進行編程 – C_TMR 選型

對于本文所討論的設計示例，允許的過流瞬態持續時間為 50μs。此消隱間隔 t_SC（或斷路器間隔 T_CB）可以通過在 TMR 引腳到接地端之間選擇合適的電容器 C_TMR 來設置。使用以下公式可計算 C_TMR 的值以便將 t_SC 設置為 50μs：

選擇最接近的可用標準值：3.3nF，10%。

TMR 引腳可保持懸空以實現 t_SC < 10μs 的快速響應。

對負載喚醒閾值進行編程 – R_BYPASS 和 Q₃ 選型

在正常運行期間，電阻 R_BYPASS 與旁路 FET R_DSON 一起用于設置負載喚醒電流閾值。

選擇 MOSFET Q₃ 時，重要的電氣參數包括最大持續漏極電流 I_D、最大漏源電壓 V_DS(MAX)、最大柵源電壓 V_GS(MAX) 以及漏源導通電阻 R_DSON。

根據設計要求，選擇的是 BUK6D23-40E，其電壓等級為：

• 40V V_DS(MAX) 和 ±20V V_GS(MAX)

• 當 V_GS 為 10V 時，R_DS(ON) 的典型值為 17mΩ

• MOSFET Q_g(total) 的典型值為 11nC

• MOSFET V_GS(th) 的最小值為 1.3V

• MOSFET C_ISS 的典型值為 582pF

與負載喚醒閾值相同的短路閾值電壓 V_(SCP/LWU) 的建議范圍為 30mV 至 500mV。接近下限閾值 30mV 的值可能會受到系統噪聲的影響。接近上限閾值 500mV 的值將導致較高的短路電流閾值。為了最大限度減少這兩個問題，選擇 50mV 作為短路閾值電壓或負載喚醒閾值電壓。

V_(SCP/LWU) 值也可以根據所選的 R_ISCP 電阻通過以下公式進行計算：

可以使用以下公式選擇 R_BYPASS 電阻值：

要將負載喚醒閾值設置為 50mA，R_BYPASS 的計算值應為大約 1Ω。

可通過以下公式計算旁路電阻器的平均額定功率：

計算得出的 R_BYPASS 平均功率耗散大約為 0.0025W

以下公式可計算旁路電阻器中的峰值功率耗散：

R_BYPASS 的峰值功率耗散計算值大約為 256W

在 LPM 短路的情況下，上電的峰值功率耗散時間可根據以下公式計算得出：

其中，

V_{(G2_GOOD)} 是內部閾值，值為 7V（典型值）。

I_(G2) 為 165μA（典型值）。

V_GS(th) 是柵源電壓，C_ISS 是所選旁路 FET 的有效輸入電容。

根據方程式 28 計算出的 T_PULSE 值大約為 32μs。

為了在超過方程式 28 中計算得出的 T_PULSE 時間內支持平均功率耗散和峰值功率耗散，需要使用一個 1Ω、1.5W、1% CRCW25121R00JNEGHP 電阻器。

TI 建議設計人員與電阻制造商分享旁路電阻器的整個功率耗散曲線并獲取他們的建議。

可根據以下公式計算旁路路徑中的峰值短路電流：

根據方程式 25中選擇的 R_BYPASS，計算出 I_{PEAK_BYPASS} 的值為 16A。

設置欠壓鎖定設定點 R₃ 和 R₄

通過連接在器件 VS、EN/UVLO 和 GND 引腳之間的 R₃ 和 R₄ 外部分壓器網絡可調整欠壓鎖定 (UVLO)。設置欠壓和過壓所需的值通過求解以下公式計算得出：

為了盡可能降低從電源汲取的輸入電流，TI 建議對 R₃ 和 R₄ 使用較高的電阻值。但是，由于連接到電阻器串的外部有源元件而產生的漏電流會增加這些計算的誤差。因此，選擇的電阻串電流 I_(R34) 必須比 UVLO 引腳的漏電流大 20 倍。

從器件電氣規格來看，V_(UVLOR) = 1.24V。從設計要求來看，V_INUVLO 為 6.5V。為了解方程，首先選擇 R₃ = 470kΩ，并使用方程式 21 求解出 R₄ = 107.5kΩ。

選擇最接近的標準 1% 電阻值：R₃ = 470k? 且 R₄ = 107k?。