ZHCAAB9E February 2021 – March 2021 TPS1H000-Q1 , TPS1H100-Q1 , TPS1H200A-Q1 , TPS1HA08-Q1 , TPS25200-Q1 , TPS27S100 , TPS2H000-Q1 , TPS2H160-Q1 , TPS2HB16-Q1 , TPS2HB35-Q1 , TPS2HB50-Q1 , TPS4H000-Q1 , TPS4H160-Q1
3.3.3 熱耗散
對于大的電容性負載，必須考慮限流期間智能高側開關中的散熱問題。當電容器處于充電狀態時，智能高側開關通過調節智能高側開關內部 MOSFET 的柵極電壓來限制 IINRUSH。
讓我們回看Equation25，了解為電容器充電的情況。
對于調節常數 IINRUSH，電容器需要具有恒定的 dVCAP/dT。這表示電容器上的電壓必須線性增加，而不是在沒有電流限制的情況下發生近乎瞬時的電壓增加。施加在電容器上的電壓為 VCAP，如Equation20 所示。
對于恒定的 VSUPPLY，Equation20 表明，如果 VCAP 線性增加，則 VDS 必須與 VCAP 反向并線性減少。因此，對于恒流電容充電，智能高側開關 VDS 一開始等于 VSUPPLY，然后下降到零，而 VCAP 同時增加，直至達到 VSUPPLY。圖 3-11 展示了這種行為，其中，TPS2H160-Q1 將大型 (470μF) 電容性負載驅動至 24V，將電流限制在 500mA。
圖 3-11 電容充電時的 VDS我們可以看到，在電容上的 OUT1 電壓從 0V 線性增加到 24V 而 VDS 反向從電源電壓緩慢下降到 0V 的過程中，智能高側開關將輸出電流限制在 500mA。
在此充電期間，智能高側開關中的功率耗散 PDIS 通過Equation21 計算得出。
電流現在受到限制，不再是未經檢查的浪涌電流，因此，公式現在將采納 ILIM 而不是 IINRUSH。ILIM 是常數且初始狀態下的 VDS = VSUPPLY，因此，峰值功率耗散出現在脈沖開始時，由Equation22 計算得出。
當電容器充滿電時，VDS ≈ 0，因此 PDIS ≈ 0。對于初步近似計算而言，這意味著充電期間的平均功率耗散可根據Equation23 計算得出。
該平均耗散將在與充電周期等同的時間段內發生，而這個周期可根據Equation24 計算得出。
在圖 3-11 中，我們看到峰值功率耗散為 24V × 500mA = 12W，平均耗散為 6W，充電時間為 22.9ms。為了可靠運行，FET 必須能夠在充電時間內耗散掉該熱量。
讓我們看看當電流限值增加到 1A 時，圖 3-12 中會發生什么情況。
圖 3-12 TPS2H160-Q1 在 1A 電流下充電峰值功率耗散增加到 24W，平均耗散增加到 12W，但充電時間減少到 8.8ms。較高的電流限值意味著較高的峰值功率耗散以及較短的脈沖，而較低的電流限值則意味著較長時間的低峰值耗散。