確定要并聯(lián)使用的電子保險絲器件數(shù)量

由于結溫至環(huán)境溫度熱阻 (R_θJA) 的變化很小，單個 TPS25984x 電子保險絲器件在環(huán)境溫度為 70°C 時的額定最大穩(wěn)定狀態(tài)直流電流為 55A。因此，可以使用方程式 26 來計算出并聯(lián)的器件數(shù)量 (N)，以支持必須為其設計解決方案的穩(wěn)定狀態(tài)最大直流負載電流 (I_LOAD(max))。

根據(jù) 表 8-1，I_OUT(max) 為 275 A。因此，五 (5) 個 TPS25984 電子保險絲并聯(lián)在一起。

設置并聯(lián)配置中的主器件和輔助器件

MODE 引腳用于將一個 TPS25984x 電子保險絲配置為并聯(lián)鏈中的主器件，并將其他 TPS25984x 電子保險絲配置為輔助器件。因此，可以更改 TPS25984 的一些引腳功能，以方便進行主器件和輔助器件配置，如多個器件，并聯(lián)連接中所述。

讓 MODE 引腳保持開路可將相應的器件配置為主器件。對于輔助器件，必須將該引腳連接到 GND。

選擇 C_DVDT 電容器以控制輸出壓擺率和啟動時間

為了實現(xiàn)穩(wěn)健的設計，需確保器件的結溫在動態(tài)（啟動）和穩(wěn)態(tài)條件下均低于絕對最大額定值。通常，動態(tài)功率應力遠大于靜態(tài)應力，因此在系統(tǒng)設計中，必須為系統(tǒng)電容及相關負載設置適當?shù)膯訒r間和浪涌電流限制，以避免啟動過程中因熱關斷而導致故障。

表 8-2總結了在不同負載條件下啟動時，如果未使用電源正常 (PG) 信號來啟動所有下游負載的情況下，計算電子保險絲上的平均浪涌功率損耗的公式。

其中 V_IN 是輸入電壓，T_ss 是啟動時間。

通過組合不同的啟動負載條件，可以使用表 8-2 中的公式計算總平均浪涌功率損耗 (P_INRUSH)。為了實現(xiàn)成功啟動，系統(tǒng)必須滿足方程式 31 所述條件。

其中 N 表示并聯(lián)的電子保險絲數(shù)量，10W√s 是單個 TPS25984x 電子保險絲的 SOA 限制值。該公式可用于計算允許的最大啟動時間 T_ss。

必須在 DVDT 引腳與 GND 引腳之間添加一個電容器 (C_DVDT) 以設置如上計算得出的 T_ss 值。使用方程式 32 來計算 C_DVDT 的值。必須將并聯(lián)鏈中所有電子保險絲器件的 DVDT 引腳連接在一起。

在本設計示例中，C_LOAD = 50mF，R_{LOAD(Startup)} = 0.48Ω，V_RTH = 0V，V_IN = 12V 和 T_ss = 10ms。使用表 8-2 中提供的公式計算得出 P_INRUSH 為 410W?？梢则炞C系統(tǒng)滿足方程式 31 中所述條件，因此能夠成功啟動。如果方程式 31 所述條件未滿足，則需要調整啟動負載或 T_ss 的值，以避免在啟動期間發(fā)生熱關斷。使用 V_IN = 12V，T_ss = 10ms 和 方程式 32，可以計算出所需的 C_DVDT 值為 35nF。C_DVDT 的最接近標準值是容差為 10% 且直流電壓額定值為 25V 的 33nF。

選擇 R_IREF 電阻器以設置過流保護和主動均流的基準電壓

在此并聯(lián)配置中，主電子保險絲的 IREF 內部電流源 (I_IREF) 與外部 IREF 引腳電阻器 (R_IREF) 相互作用以生成基準電壓 (V_IREF)，用于過流保護和主動均流塊。當將 IMON 引腳上的電壓 (V_IMON) 用作 ADC 的輸入以監(jiān)測系統(tǒng)電流或在 VR 控制器內部實現(xiàn)平臺電源控制 (Intel? PSYS) 功能時，必須將 V_IREF 設置為控制器 ISYS_IN 輸入最大電壓范圍的一半。此操作為系統(tǒng)提供了必要的余量和動態(tài)范圍，以準確地監(jiān)測最高為快速跳變閾值 (2 × I_OCP) 的負載電流。方程式 33 用于計算 R_IREF 的阻值。

在此設計示例中，V_IREF 設置為 1V。當 I_IREF = 24.99μA（典型值）時，可計算出目標 R_IREF 為 40kΩ。R_IREF 的最接近標準值是容差為 0.1% 且額定功率為 100mW 的 40.2kΩ。為了提高防噪性能，在 IREF 引腳和 GND 之間放置一個 1000pF 陶瓷電容器。必須將并聯(lián)鏈中所有電子保險絲器件的 IREF 引腳連接在一起。

選擇 R_IMON 電阻器以設置穩(wěn)定狀態(tài)期間的過流（斷路器）和快速跳變閾值

TPS25984x 電子保險絲通過在用戶可調節(jié)的瞬態(tài)故障消隱間隔后關閉輸出來應對穩(wěn)定狀態(tài)期間的輸出過流情況。此電子保險絲器件持續(xù)檢測系統(tǒng)總電流 (I_OUT) 并在 IMON 引腳上產生成比例的模擬電流輸出 (I_IMON)。這會在 IMON 引腳電阻器 (R_IMON) 兩端產生電壓 (V_IMON) 以響應負載電流，其定義為方程式 34。

G_IMON 是 TPS25984、TPS25985 或 TPS25990 電子保險絲中的電流監(jiān)測器增益 (I_IMON: I_out)，其典型值為 18.13μA/A。通過將 V_IMON 與作為閾值的 V_IREF 進行比較來檢測過流情況。穩(wěn)定狀態(tài)期間的斷路器閾值 (I_OCP) 可以使用方程式 35 計算得出。

在本設計示例中，I_OCP 被視為 I_OUT(max) 的 1.1 倍左右。因此，I_OCP 需要設置為 300A，R_IMON 可以計算為 183.8Ω，其中 G_IMON 為 18.13μA/A 且 V_IREF 為 1V。R_IMON 最接近的值為 182Ω，其中容差為 0.1% 且額定功率為 100mW。為了降低噪聲，請在 IMON 引腳和 GND 之間放置一個 22-pF 陶瓷電容器。必須將并聯(lián)鏈中所有電子保險絲器件的 IMON 引腳連接在一起。

選擇 R_ILIM 電阻器，以設置啟動期間的電流限制和快速跳變閾值，以及穩(wěn)定狀態(tài)期間的主動均流閾值

R_ILIM 用于設置并聯(lián)鏈中各器件在穩(wěn)定狀態(tài)期間的主動均流閾值和啟動期間的過流限制。每個器件都持續(xù)監(jiān)測流過它的電流 (I_DEVICE) 并在其自身的 ILIM 引腳上輸出成比例的模擬輸出電流。這進而在相應的 ILIM 引腳電阻器 (R_ILIM) 兩端產生成比例的電壓 (V_ILIM)，表示為方程式 36。

G_ILIM 是 TPS25984、TPS25985 或 TPS25990 電子保險絲中的電流監(jiān)測器增益 (I_ILIM: I_DEVICE)，其典型值為 18.13μA/A。

• 穩(wěn)定狀態(tài)期間的主動均流：此機制僅在器件達到穩(wěn)定狀態(tài)后才起作用，并通過將其自身的負載電流信息 (V_ILIM) 與主動均流基準（CLREF_LIN，定義為方程式 37）閾值進行比較而獨立起作用。

  方程式 37. ${CLREF}_{LIN}=\frac{1.1\times V_{IREF}}{3}$

  因此，必須使用方程式 38 計算 R_LIM 以將主動均流閾值定義為 I_OCP/N，其中 N 是并聯(lián)器件的數(shù)量。使用 N = 5、R_IMON = 182Ω 和方程式 38，可以計算出 R_ILIM 為 333.3Ω。對于每個器件，選擇容差為 0.1% 且額定功率為 100mW 的最接近標準值 332Ω 的電阻器作為 R_ILIM。

  方程式 38. $R_{ILIM}=\frac{1.1\times N\times R_{IMON}}{3}$
  注：

  要確定 R_ILIM 的值，如果需要與不同于 I_OCP/N 的主動均流閾值 (I_LIM(ACS))，則必須使用方程式 39。

  方程式 39. $R_{ILIM}=\frac{1.1\times V_{IREF}}{3\times G_{ILIM}\times I_{LIM\left(ACS\right)}}$

  在下一小節(jié)中計算啟動期間的電流限制閾值時，請確保使用該 R_ILIM 值。

• 啟動期間的過流限制：在浪涌期間，通過比較每個器件負載電流信息 (V_ILIM) 和經調節(jié)的基準電壓來檢測過流情況，如方程式 40 所示。

  方程式 40. ${CLREF}_{SAT}=\frac{0.7\times V_{IREF}}{3}$

  啟動期間的電流限制閾值可以使用方程式 41 計算。

  方程式 41. $I_{ILIM\left(Startup\right)}=\frac{{CLREF}_{SAT}}{G_{ILIM}\times R_{ILIM}}$

  對每個器件使用 332Ω 的 R_ILIM 值，啟動電流限制值約為 38A。

  注：

  在啟動期間，有源電流限制塊基于 V_OUT 采用折返機制。當 V_OUT 低于 2V 的折返閾值 (V_FB) 時，會進一步降低電流限制閾值。

選擇 C_ITIMER 電容器以設置過流消隱計時器

必須在 ITIMER 引腳與接地端之間連接一個合適的電容器，以調整允許負載瞬態(tài)超過斷路器閾值的持續(xù)時間。瞬態(tài)過流消隱間隔可使用方程式 42 計算得出。

其中 t_ITIMER 是瞬態(tài)過流消隱計時器，C_ITIMER 是連接在主器件的 ITIMER 引腳與 GND 之間的電容器。I_ITIMER = 2.05μA 和 ΔV_ITIMER = 1.5V。在本設計中，使用容差為 10% 且直流額定電壓為 25V 的 22nF 電容器作為主器件的 C_ITIMER，這使得 t_ITIMER 為 16.5ms。所有輔助器件的 ITIMER 引腳均保持開路。

選擇電阻器來設置欠壓鎖定閾值

欠壓鎖定 (UVLO) 閾值通過使用連接在器件的 IN、EN/UVLO 和 GND 引腳之間的外部分壓器網(wǎng)絡 R₁ 和 R₂ 來調整，如欠壓保護一節(jié)所述。設置 UVLO 閾值所需的電阻值通過使用方程式 43 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 R₁ 和 R₂ 使用較高的電阻值。R₁ 和 R₂ 從電源汲取的電流為 I_R12 = V_IN / (R₁ + R₂).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，電阻串電流 I_R12 必須為 EN/UVLO 引腳上漏電流 (I_ENLKG) 的 20 倍。根據(jù)器件電氣規(guī)格，I_ENLKG 為 0.1μA（最大值），UVLO 上升閾值 V_UVLO(R) = 1.2V。根據(jù)設計要求，V_INUVLO = 10.8V。首先選擇 R₁ = 1M? 的值，然后使用公式 13 計算 R₂ = 125k?。使用最接近的標準 1% 電阻值：R₁ = 1MΩ 和 R₂ = 124kΩ。為了降低噪聲，請在 EN/UVLO 引腳和 GND 之間放置一個 1000pF 陶瓷電容器。

選擇 VIN 和 VDD 之間的 R-C 濾波器

VDD 引腳用于通過經過濾波的穩(wěn)定電源為電子保險絲器件的內部控制電路供電，使之不受系統(tǒng)瞬態(tài)的影響。因此，在輸入電源（IN 引腳）和 VDD 引腳之間使用 R (10Ω) – C (2.2μF) 濾波器。這有助于濾除電源噪聲，并在嚴重故障（例如輸出端短路）期間保持控制器電源。在并聯(lián)鏈中，必須為每個器件采用此 R-C 濾波器。

為 SWEN、PG 和 FLT 引腳選擇上拉電阻器和電源

FLT 和 PG 是開漏輸出。如果使用這些邏輯信號，則必須通過 10kΩ 上拉電阻將相應的引腳上拉至合適的電壓 (< 5V)。

選擇輸入端的 TVS 二極管和輸出端的肖特基二極管

如果發(fā)生短路或斷路器事件，當器件瞬間中斷大電流時，輸入電感會在輸入端產生正電壓尖峰，而輸出電感會在輸出端產生負電壓尖峰。這些電壓尖峰（瞬變）的峰值振幅取決于與器件輸入或輸出串聯(lián)的電感值。如果不采取適當?shù)拇胧﹣斫鉀Q此問題，此類瞬變可能會超過器件的絕對最大額定值，并最終導致因電氣過應力 (EOS) 而導致的故障。解決此問題的典型方法包括：

1. 更大限度減少進出器件的引線長度和電感。

2. 使用較大的 PCB GND 平面。

3. 在輸入端添加瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管來鉗制正瞬態(tài)尖峰。

4. 在輸出端使用肖特基二極管來吸收負尖峰。

請參閱熱插拔電路中的 TVS 鉗位 和在熱插拔和 ORing 應用中選擇 TVS 二極管 以了解有關以下詳細信息：選擇合適的 TVS 二極管以及要并聯(lián)的 TVS 二極管數(shù)量，以有效地將輸入端的正瞬態(tài)電壓鉗位在 IN 引腳的絕對最大額定值 (20V) 以下。這些 TVS 二極管還有助于在熱插拔事件期間限制 IN 引腳上的瞬態(tài)電壓。在此設計示例中，并聯(lián)使用了四 (4) 個 SMDJ12A。

必須根據(jù)以下標準來選擇肖特基二極管：

• 所選二極管的非重復峰值正向浪涌電流 (I_FSM) 必須大于快速跳變閾值 (2 × I_OCP(TOTAL))。如果單個肖特基二極管無法滿足所需的 I_FSM 額定值，則必須使用兩個或更多個并聯(lián)的肖特基二極管。方程式 44 可計算出必須并聯(lián)的肖特基二極管數(shù)量 (N_Schottky)。
  方程式 44. $N_{Schottky}>\frac{2\times I_{OCP\left(TOTAL\right)}}{I_{FSM}}$

• 接近 I_FSM 的正向壓降 (V_F) 必須盡可能小。理想情況下，OUT 引腳上的負瞬態(tài)電壓必須鉗制在 OUT 引腳的絕對最大額定值 (–1V) 內。

• 直流阻斷電壓 (V_RM) 必須大于最大輸入工作電壓。

• 漏電流 (I_R) 必須盡可能小。

在此設計示例中，并聯(lián)使用了三 (3) 個 SBR10U45SP5。

選擇 C_IN 和 C_OUT

TI 建議添加陶瓷旁路電容器，以幫助穩(wěn)定輸入端和輸出端的電壓。C_IN 的值必須保持較小，以最大限度地減小熱插拔事件期間的電流尖峰。對于每個器件，0.1μF 的 C_IN 是合理的目標。由于 C_OUT 在熱插拔期間不會充電，因此可以在每個器件的 OUT 引腳上使用較大的值（例如 2.2μF）。