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
3.3.5 過熱關斷
為確保在高功率耗散期間不會出現故障，TI 智能高側開關集成了兩種過熱保護方法。第一種方法是絕對熱關斷，即在結溫達到不安全水平（通常在 150°C 左右）時將 FET 關斷。第二種方法是相對熱關斷，或熱振蕩關斷，這種方法會測量 FET 和控制器之間的溫差，并且將在 FET 快速升溫但控制器滯后于 FET 溫度的大型瞬態期間將智能高側開關關斷。這種保護方式能夠在以下兩種主要情況下提高可靠性：
- 防止出現溫度傳感器無法記錄的 FET 局部熱點。在僅采用絕對溫度關斷方法的情況下，要測量最高結溫，但這是無法保證的。
- 在電纜電感短路的情況下提供保護。在輸出短路期間，輸出端需要汲取非常高的電流，因此智能高側開關將鉗制在電流限值處，直至達成熱關斷。一旦達成熱關斷，輸出電流將立即停止，但是電纜中存在的任何輸出電感都會嘗試讓電流繼續流動，因此智能高側開關必須對該電感進行退磁。更多有關對電感性進行退磁的詳細信息，請參閱Topic Link Label4。如果智能高側開關已經處于其結溫峰值，這種退磁能量將損壞開關。通過使用 FET 的相對溫度來鑒定此種短路并提早將器件關斷，可確保該器件安全吸收退磁能量。
圖 3-17 相對熱關斷機制導致的熱循環當發生這些關斷機制中的任一個時，開關都會關斷以防止電流流向負載。通過防止電流流向負載，器件可防止智能高側開關中出現任何額外的功率耗散。這使得開關有足夠的時間冷卻下來并達到安全溫度。
在關斷期間，FET 開路會暫時阻止電容器充電，但 TI 智能高側開關能夠快速冷卻下來并進行重試，因此電容器上的電荷侵蝕將受到限制，然后在重新啟動時，開關將繼續充電。這意味著，如果智能高側開關達到熱關斷狀態，它將快速進行重試并安全地恢復對電容器的充電。
這種行為可在圖 3-18 中看到，其中的 TPS2H160-Q1 將 470μF 驅動至 24V，將電流限制在 2.2A。可以觀察到，在兩種情況下，器件達到相對關斷溫度，并暫時禁用開關以防止電流流動，然后在器件冷卻后重新啟用開關。通過這種方式，TI 智能高側開關可在驅動大型容性負載時保護自身免受過溫應力的影響。
圖 3-18 TPS2H160-Q1 驅動電容時進行熱關斷在選擇用于驅動容性負載的 TI 器件時，了解該分析內容非常重要。理想情況下，智能高側開關應該能夠驅動負載而不進行任何關斷，但是設計人員應平衡電流限制設定值和所需的充電時間。若要確定器件是否會進入熱關斷狀態，較好的方法是使用 TI 評估模塊來測試特定負載曲線，但若要進行詳細分析，也可使用 RC 熱模型。