降低热插拔控制电路的电路电流

文章摘要：图2. 具有快速栅极下拉的热插拔控制器 快速限流电路借助图3所示的电路，可以将短路电流限制在约100A以下，持续时间小于200ns。当RSENSE两端的电压差达到约600mV时，PNP型晶体管Q1a将触发并驱动NPN型晶体管Q1b，从而使M1的栅极电容快速放电。图3. 具有快速短路峰值电流限制功能的热插拔控制器M1栅极和源极之间的C2可进一步减小发生短路时作用在栅极上的正向瞬态阶跃电压，该电容的取值范围为10nF至100nF。齐纳二极管D1用来将VGS限制到7V (MAX4272提供该电压)以下的某个值。虽然齐纳二极管D1在偏置电流为5mA时的额定值为5.1V，但在本电路中，MAX4272仅能

降低热插拔控制电路的电路电流,标签：计算机控制技术,工厂电气控制技术,http://www.88dzw.com

图2. 具有快速栅极下拉的热插拔控制器

快速限流电路

借助图3所示的电路，可以将短路电流限制在约100A以下，持续时间小于200ns。当RSENSE两端的电压差达到约600mV时，PNP型晶体管Q1a将触发并驱动NPN型晶体管Q1b，从而使M1的栅极电容快速放电。


图3. 具有快速短路峰值电流限制功能的热插拔控制器

M1栅极和源极之间的C2可进一步减小发生短路时作用在栅极上的正向瞬态阶跃电压，该电容的取值范围为10nF至100nF。

齐纳二极管D1用来将VGS限制到7V (MAX4272提供该电压)以下的某个值。

虽然齐纳二极管D1在偏置电流为5mA时的额定值为5.1V，但在本电路中，MAX4272仅能输出100µA的栅极充电电流(齐纳二极管偏置电流)，因此D1会将VGS限制在3.4V左右。受到限制的VGS可降低ID(ON)，当然RD(ON)会增大一些。根据MOS管的数据资料可知：VGS为3.4V时RD(ON)为5mΩ，VGS为7V时RD(ON)为3mΩ。这样可以更快地关断M1。

D1和C2也可以用在图1和图2的电路中，以降低短路时的ID(ON)。

测试方法-造成短路

没有什么比制造短路更简单了。

但要产生牢固可靠并且重复性较好的短路情况非常富有挑战性。本测试对以下几种制造短路的方法进行了评估。

• 机械开关闭合时总会出现几毫秒的触点抖动过程。旋转式多触点开关似乎可以避免类似情况发生，但由于多次大电流闭合所形成的电火花会腐蚀触点，因此开关的重复性令人怀疑。
• 大电流继电器触点闭合时也会产生抖动，并且会表现出不同的闭合电阻。
• 实验证明，可控硅整流器的电流上升速率不尽人意。
• 大电流汞位移继电器是人们寄予厚望的最佳方法，但结果并不令人满意。一个标称阻抗4mΩ的60A、600V汞继电器在刚开始接触时阻抗为40mΩ，随着电流脉冲流过15µs后会轻松降至4mΩ。
• 手工短路操作可提供一种随意的、断续并且非重复性的短接方式，具有较强的随机性！可以获得非常陡的电流波前沿。综上所述，尽管触点腐蚀对每次闭合的重复性有影响，但这种方法仍是最有效(和最经济)的。

最可行的实验室方法是采用多个大输出CMOS施密特线路驱动器来驱动多个并连、低RD(ON)、NMOS晶体管。由于时间和资源所限，这一方案未被采纳。

如果在实验室里通过机械手段，来始终如一地产生带陡峭电流波前的真正低阻短路故障极为困难。电路工作时几乎肯定会经历这种意外短路故障。

通常人为制造短路将产生如图4所示的电容放电电流和电压波形。上方曲线是选择5V/div档位时记录的短路输出电压， 可以看出大部分时间(25µs/div)内电容放电不足一半。下方曲线是选择25A/div档位时记录的短路电流，可清楚地显示出接触是断断续续的。


图4. 不规则的机械短路信号波形

构建ESR低于5mΩ的电源也不容易。尽管如此，仍竭尽全力构建了一个低ESR (4–5mΩ)的电压源，经细心测量，可知在100A短路情况下电压下降440mV。该电压源的输入端直接并联了1个5500µF的计算机等级电解电容、1个3.3µF多层陶瓷电容以及6个100µF专业聚合物铝电解电容，并由1个10A电源驱动。

短路电流波形

图1所示电路(未作改进)的短路电流波形如图5所示。由于测量的是电流检测电阻RS两端的电压，并且示波器地与测试电路的+12V输入端相连，因此信号波形看上去是反相的。RS为6mΩ，电压档位选择1V/div，峰值电压为2400mV或400A。电流波前并不像接触良好时一样陡峭。

上一页  [1] [2] [3]  下一页