ZHCAFB2 May 2025 TPS1685 , TPS1689 , TPS25984 , TPS25985
3.3 采用主動均流 (ACS) 的并聯運行
為了解決 節 3.2 中所述的問題，TI 電子保險絲采用了 ACS，這在電流超過特定閾值時會觸發。主動均流環路通過調節 FET 的 Rdson 來工作。承載更大電流的電子保險絲會略微增大 Rdson，以降低電流，并允許鏈中的其他器件承載更大電流，從而實現電流的重新分配或平衡。
將 ACS 閾值設置過低會增加路徑中的總電阻，從而在較低電流下不必要地增加功率損耗或自發熱。同時，這在長期可靠性方面沒有任何益處。
對于每個器件，主動均流閾值需要設置為最大額定直流電流。最佳選擇是將其設置為接近每個器件的過流保護閾值。請注意，這是過流閾值，不受失配的影響。這確保了一旦系統負載電流開始接近最大直流電流，主動均流就會啟動。如果系統在該區域長時間運行，從長期可靠性的角度來看，這尤其有用。一旦負載電流進一步增加到超過該值（在負載瞬態或故障期間），則會停用主動均流環路，而器件轉而依賴過流保護電路（配有消隱計時器）。
器件進入主動均流的電流閾值取決于 VREF 和 RILIM 值。TPS1685 設計計算器可用于確定 RIREF、VIREF 和 RILIM 值。
方程式 3 用于根據 ACS 閾值確定 RILIM 電阻。
圖 3-4 并聯連接且具有通用過流限制和 ACS 的電子保險絲器件支持 80A 負載電流為了評估性能，負載電流以 2A 的步長增加，如 圖 3-5 所示。由于路徑電阻不匹配，可以看到電子保險絲在電流階躍期間最初承載的電流分配不均勻。可以看到流經各個電子保險絲的電流與 ACS 趨于一致。
此波形是使用如 表 3-1 中所述的系統參數獲取的。
圖 3-5 4 個具有 ACS 的 TPS1685 電子保險絲之間的均流TPS1685x 在啟動期間實施專有的電流平衡機制，從而允許并聯連接的多個 TPS1685x 器件分流浪涌電流并將熱應力分散到所有器件。此特性有助于所有器件成功完成啟動，避免某些電子保險絲過早進入熱關斷狀態。這增加了并聯鏈的浪涌電流能力。改進的浪涌性能有助于在高電流平臺上支持非常大負載電容器，而不會影響浪涌時間或系統可靠性。
圖 3-6 啟動期間四個 TPS1685 電子保險絲之間的電流分配六個具有 ACS 的并聯電子保險絲器件中的電流分配
本示例討論了六個 TPS1685 電子保險絲并聯連接，以滿足 100A 系統電流要求。在具有準確、快速電流監測器的 TPS1685x 9V–80V、3.65mΩ、20A 可堆疊集成熱插拔（電子保險絲）數據表中，典型 RDS(on) 為 3mΩ，最高可達 6mΩ。表 3-3 顯示了六個并聯連接的電子保險絲器件在最大系統電流為 100A 時 RDS(on) 變化的示例。電子保險絲之間的電流分配如表 3-3 所示。eFuse_1 電流可高達 23.07A，比電子保險絲的建議工作電流高 15%。
ACS（主動均流）調節高電流器件的 RDS(on) 以均勻分配電流。可以使用 TPS1685 設計計算器設置該電流的 ACS 閾值。以下是啟用了 ACS 且器件的 ACS 閾值設置為 20A 時，各個電子保險絲的電流。表 3-4 顯示了啟用 ACS 后的 RDS (on) 變化及電流分配。eFuse_2、eFuse_3、eFuse_4、eFuse_5 和 eFuse_6 的 RDS (ON) 沒有變化，而 eFuse_1 的 RDS (ON) 增加 30%，使電流分配更加均勻。啟用 ACS 后，eFuse_1 上的電流從 23.07A 降至 18.57A，應力均勻重新分配，eFuse_1 的壽命提升約 2 倍（可使用 Black 方程計算）。考慮到第一個故障點決定了系統可靠性，這使得系統有效壽命提升 2 倍。
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.0035Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大電流 | 23.07A | 14.7A | 16.15A | 17.9A | 13.46A | 14.7A |
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.00455Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大電流 | 18.75A | 14.7A | 15.5A | 17.06A | 14.2A | 15.5A |