利用保證的 SOA 在高電流熱插拔應用中實現低導通電阻-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯利用保證的SOA在高電流熱插拔應用中實現低導通電阻-基礎電子引言在高電流背板應用中要求實現電路板的帶電插拔，這就需要兼具低導通電阻(在穩(wěn)態(tài)操作期間)和針對瞬態(tài)情況之高安全工作區(qū)(SOA)的MOSFET。通常，專為擁有低導通電阻而優(yōu)化的新式MOSFET并不適合高SOA熱插拔應用。LTC4234是一款針對熱插拔(HotSwapTM)應用的集成型解決方案，其允許電路板在帶電背板上安全地插入和拔出。該器件把一個熱插拔控制器、功率MOSFET和電流檢測電阻器集成在單個封裝中，以滿足小型化應用的要求。對MOSFET的安全工作區(qū)進行了生產測試，并保證其能承受熱插拔應用中的應力。LTC4234的3.3mΩ內部MOSFET和0.7mΩ檢測電阻器可支持高達20A的負載電流。在該電流水平下，LTC4234的功率耗散為：PD=I2·R=(20A)2·(3.3mΩ+0.7mΩ)=1.6W對于期望實現較低功率耗散的應用，圖1所示的電路增設了一個與LTC4234的內部MOSFET相并聯(lián)的外部低電阻MOSFET，旨在把功率耗散降至低于：PD=I2·R=(20A)2·((3.3mΩ||0.9mΩ)+0.7mΩ)=0.56W在圖1所示的12V應用中，LTC4234的MOSFET處理的是高漏極至源極電壓情況，此時SOA是一個主要的關注點。在正常操作期間，當漏極至源極電壓較小時，一個LTC4365過壓/欠壓電源保護控制器將接通M1(其為0.9mΩInfineonBSC009NE2LSMOSFET)以降低總功率耗散，同時實際上消除了對于SOA的擔憂。電路運作在該電路中，LTC4365在輸入電壓低于13.5V和輸出電壓高于10.5V時接通M1。由于M1的漏極連接至LTC4234的SENSE引腳，因此所有的電流都流過LTC4234的內部0.7mΩ檢測電阻器。一旦LTC4234下拉內部MOSFET柵極電壓以限制輸送至負載的功率，外部MOSFET的柵極也將通過低泄漏二極管D1(BAR18FILM)下拉。二極管D1的用途是使LTC4234的內部MSOFET能夠在LTC4365把外部MOSFET保持關斷(當VIN13.5V或VOUT10.5V時)的情況下接通，同時仍然允許LTC4234的下拉電路隨時將兩個MOSFET全部關斷。建議采用一個低泄漏二極管，以防止LTC4365的GATE下拉與LTC4234的24AGATE上拉電流發(fā)生沖突，特別是在二極管漏電流的高溫情況下。

圖2中的示波器波形顯示了當在輸入端加電時的電路運行方式。很明顯這是一種“階段式啟動”。首先，LTC4234的內部MOSFET在VIN上出現電源約50ms之后接通，輸出電壓開始上升。在此期間，當漏極至源極電壓很大時，MOSFETSOA是一個令人擔憂的問題，MOSFETM1處于斷開狀態(tài)。LTC4365的GATE(M1的GATE)的緩慢上升是LTC4365內部箝位功能電路起作用的結果，該箝位電路負責限制M1的柵極至源極電壓以保護MOSFET的柵極氧化層。在啟動階段結束且輸出電壓差不多等于輸入電壓之后，LTC4365的GATE上升以接通外部MOSFET。M1起一個“旁路FET”的作用，可減小從輸入至輸出的電阻。因此，LTC4234的內部3.3mΩMOSFET和外部0.9mΩMOSFET在正常操作期間均得到了強化，從而與單單采用LTC4234相比功率耗散有所減少。結論利用這種方法，我