ZHCAEE6 September 2024 TPS23521 , TPS23523 , TPS23525
2 現有設計和挑戰
遠程無線電單元 (RRU) 的典型設計要求如表 2-1 所示。圖 2-1 中的傳統熱插拔設計可通過強大的保護方案滿足此類要求：
- 浪涌電流管理
- 欠壓和過壓保護
- 反向電流阻斷
- 反極性保護
- 線路瞬態期間快速恢復
- 過流和短路保護
然而，有一個來自電壓瞬態事件的挑戰，在此事件期間，輸入電壓上升至 75V (+20%/-0%) 并持續 10ms (+20%/-0%)，要求系統保持正常運行而不會因過壓而受到任何損壞。
圖 2-1 傳統負熱插拔保護電路表 2-1 典型系統規格
| 設計參數 | 值 |
|---|---|
| 輸入電壓范圍 | -36V 至 -60V |
| 標稱電壓 | -50V |
| 最大負載功率 | 700W |
| 最大負載電流 | 700W / 36V = 20A |
| 目標電流限制（12 x 最大負載電流） | 24A |
| 電壓瞬態事件 | 75V 持續 10ms 過壓，符合 NEBS/ATIS-0600315.218 要求 |
| 最大輸出電壓 | 62.5V ± 5% |
| 要通過的 IEC61000-4-5 等級認證 | ±2kV 線路間電壓，2Ω 串聯阻抗 |
| MOSFET R?JA（取決于布局） | 20°C/W |
| 最高環境溫度 | 85°C |
現有的熱插拔設計在輸入側使用過壓保護 (OVP) 功能。圖 2-2 展示了在輸入側使用 OVP 功能的現有熱插拔設計中發生過壓事件時的概念波形。一旦電壓上升到超過 62.5V±5%，電壓將關斷熱插拔 FET Q1，且保持電容器 (COUT) 會為負載持續供電 10ms。對于 700W 負載，需要使用 4.7mF 的大型保持電容器來防止下游系統發生欠壓鎖定 (UVLO)，計算公式如方程式 1 所示。此外，熱插拔 FET Q1 可以在過壓事件恢復期間承受巨大的功率應力。輸入節點和輸出節點之間的巨大電壓差會導致高浪涌電流達到電流限值。由于這些限制，傳統的熱插拔設計對于大功率電信系統來說并不可行，特別是對于通常需要大于 500W 的遠程無線電單元 (RRU) 和有源天線系統 (AAS) 來說。
方程式 1.
方程式 2 中定義了從 OVP 事件恢復期間 FET Q1 上的功率應力。
方程式 2.
圖 2-2 75V/10ms 過壓事件期間的概念波形