4. 設(shè)備功能模式

• 板卡插入：板卡首次插入時，只有旁路電容充電電流和小偏置電流，內(nèi)部電壓穩(wěn)定后開始啟動周期。
• 定時器和 PG 操作：定時器引腳在限制操作期間對 (C{T}) 充電，停止限制時以 1/10 的充電速率放電。PG 輸出在 (C{O}) 充電約 9ms 后變?yōu)橛行?，用于防止下?DC/DC 轉(zhuǎn)換器在 (C_{O}) 充電時啟動。
• 恒功率引擎的作用：在啟動過程中，計算 Q1 的功耗并調(diào)整電流限制參考值，使輸出電流在滿足功率限制的前提下逐漸增加。
• 對硬輸出短路的響應(yīng)：當輸出短路時，恒功率引擎和柵極放大器電路會控制 Q1 電流，定時器引腳對 (C_{T}) 充電至 4V 時，TPS2490 鎖存關(guān)閉，TPS2491 經(jīng)過定時序列后嘗試重啟。
• 自動重啟：TPS2491 在故障導(dǎo)致 Q1 關(guān)閉后會自動啟動重啟序列，通過 (C_{T}) 計數(shù) 16 個周期后重新使能 Q1。

七、應(yīng)用與實現(xiàn)

1. 應(yīng)用信息

在設(shè)計熱插拔電路時，需要考慮啟動、熱短路和啟動到短路三種關(guān)鍵場景。為了確保 MOSFET 在安全工作區(qū)內(nèi)運行，TI 推薦使用 TPS2490/91 設(shè)計計算器工具（SLVC033）進行設(shè)計計算。

2. 替代浪涌設(shè)計

• 柵極電容（dV/dt）控制：通過在 GATE 端子與地之間連接一個電容和串聯(lián)電阻，可以實現(xiàn)恒定的導(dǎo)通電流控制。根據(jù)輸出電容、輸入電壓和所需充電電流選擇合適的充電時間和柵極電容。
• PROG 浪涌控制：在 PROG 引腳與地之間連接一個電容，可以減少啟動時的初始電流階躍，同時保持相對較快的導(dǎo)通時間。

  3. 額外設(shè)計考慮

• PG 引腳的使用：用于控制和協(xié)調(diào)下游 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，避免在 (C_{O}) 充電時啟動轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的不良鎖存情況。
• 故障和背板電壓下降：輸出硬短路可能導(dǎo)致輸入電壓下降，觸發(fā)使能或 UVLO 電路。通過過濾 EN 或在總線上分布電容可以消除這種影響。
• 輸出鉗位二極管：對于感性負載，在 OUT 引腳與地之間連接一個二極管可以防止 OUT 引腳電壓低于 GND。
• 柵極鉗位二極管：如果 Q1 的 (V_{GS}) 額定值低于 12V 至 16V，建議在柵極與源極之間連接一個小鉗位齊納二極管。
• 高柵極電容應(yīng)用：當 Q1 的總柵極電容超過約 4000pF 時，建議使用外部柵極鉗位齊納二極管輔助內(nèi)部齊納二極管。
• 輸入旁路：在 VCC 處使用 (C_{IN}) 可以控制外部噪聲，并為高速電路提供低阻抗電源。
• 輸出短路測量：由于輸出短路測試結(jié)果受多種因素影響，實際測試時需要注意配置和方法，以獲得真實可靠的結(jié)果。

  4. 典型應(yīng)用

  以 24V、10A 熱插拔設(shè)計為例，詳細介紹了設(shè)計步驟：

• 選擇 (R_{SNS}) 和 CL 設(shè)置：根據(jù)電流限制和最大負載電流選擇合適的 (R_{SNS}) 值，可使用電阻分壓器來實現(xiàn)精確的電流限制。
• 選擇熱插拔 FET：選擇滿足 (V{DS}) 額定值、SOA、(R{DSON})、最大連續(xù)電流和 (V_{GS}) 額定值等要求的 MOSFET，并計算最大穩(wěn)態(tài)外殼溫度。
• 選擇功率限制：根據(jù) (V_{SNS}) 和 (PROG) 引腳的要求計算最小允許功率限制，并確定電阻分壓器的比例。
• 設(shè)置故障定時器：根據(jù)啟動時間和定時器電流、電壓計算 (C_{TIMER}) 的值，確保定時器在啟動過程中不會超時。
• 檢查 MOSFET SOA：在所有測試條件下檢查 MOSFET 是否在安全工作區(qū)內(nèi)運行，必要時進行降額計算。
• 設(shè)置欠壓閾值：根據(jù)目標欠壓值計算 R1 和 R2 的值。
• 選擇 R5 和 (C_{IN})：R5 用于抑制高頻振蕩，(C_{IN}) 作為旁路電容。
• 輸入和輸出保護：在電源側(cè)使用 TVS 吸收電壓瞬變，對于感性負載，在輸出端使用二極管提供電流回流路徑。
• 最終原理圖和組件值：給出了最終的原理圖和組件值，以及相關(guān)的應(yīng)用曲線。

八、電源供應(yīng)建議

為了確保 TPS2490 的可靠運行，建議使用非常穩(wěn)定的電源供電。如果背板上存在高頻瞬變，可在熱插拔 MOSFET 的漏極附近連接一個 1μF 陶瓷電容到地，以減少 VCC 和 SENSE 看到的共模電壓。

九、布局設(shè)計

1. 布局指南

• PC 板指南：將 TPS2490 靠近電路板的輸入連接器，以減少連接器到 FET 的走線電感。旁路電容應(yīng)靠近 (R_{Sns}) 放置，避免形成 LC 濾波器。感測電阻應(yīng)靠近 TPS2490，并使用 Kelvin 技術(shù)連接。高電流路徑和返回路徑應(yīng)平行且靠近，以減少環(huán)路電感。各組件的接地應(yīng)直接連接到 TPS2490 的 GND 引腳，然后單點連接到系統(tǒng)地。為串聯(lián)通過器件（Q1）提供足夠的散熱措施。
• 系統(tǒng)考慮：在熱插拔電路插入的連接器電源側(cè)應(yīng)存在電容，以吸收負載電流關(guān)閉時產(chǎn)生的瞬變。對于感性負載，應(yīng)在 TPS2490 的輸出端跨接一個二極管，以提供電流回流路徑。

  2. 布局示例

  給出了 TPS249x 安靜 IC 接地布局的示例，展示了如何合理布置各個組件和走線。

十、設(shè)備和文檔支持

1. 開發(fā)支持

提供了 TPS2490/91 設(shè)計計算器工具（SLVC033），方便工程師進行設(shè)計計算。

2. 文檔支持

相關(guān)文檔包括《Robust Hot Swap Design》（SLVA673）等，同時還提供了快速訪問技術(shù)文檔、支持和社區(qū)資源、工具和軟件以及樣品或購買的鏈接。

3. 接收文檔更新通知

可在 ti.com 上的設(shè)備產(chǎn)品文件夾中注冊，接收每周的產(chǎn)品信息更新摘要。

4. 社區(qū)資源

TI E2E? 支持論壇是工程師獲取快速、可靠答案和設(shè)計幫助的重要渠道。

5. 靜電放電注意事項

這些設(shè)備的內(nèi)置 ESD 保護有限，在存儲或處理時應(yīng)將引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止 MOS 柵極受到靜電損壞。

6. 術(shù)語表

提供了 TI 術(shù)語表（SLYZ022），解釋了相關(guān)的術(shù)語、首字母縮寫和定義。

十一、機械、封裝和可訂購信息

詳細介紹了 TPS2490 和 TPS2491 的封裝信息，包括可訂購的零件編號、狀態(tài)、材料類型、封裝形式、引腳數(shù)、封裝數(shù)量、載體、RoHS 合規(guī)性、引腳鍍層/球材料、MSL 評級/峰值回流溫度、工作溫度范圍和零件標記等。同時還提供了封裝材料信息，如卷帶和卷軸尺寸、管尺寸等，以及封裝外形圖、示例電路板布局和示例模板設(shè)計等。

綜上所述，TPS249x 正高壓功率限制熱插拔控制器是一款功能強大、性能可靠的產(chǎn)品，具有廣泛的應(yīng)用前景。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和系統(tǒng)要求，合理選擇和使用該產(chǎn)品，并嚴格遵循布局和設(shè)計指南，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用 TPS249x 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。