जब भी कोई घटक स्थापित होता है, तो यह सर्ज करंट को नियंत्रित करता है और घटक के उपयोग में होने के दौरान शॉर्ट सर्किट और ओवरक्रैक समस्याओं से बचाता है।
यह पूरे सिस्टम को बंद किए बिना क्षतिग्रस्त घटकों, संवर्द्धन, या रखरखाव के प्रतिस्थापन को सक्षम करता है, जो कि सर्वरों और नेटवर्क स्विच जैसे उच्च-उपलब्धता प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण है।
अवलोकन
हॉट-स्वैप अनुप्रयोगों में, TPS2471X का प्राथमिक फ़ंक्शन 2.5 V से 18 V पर एक बाहरी N-Channel MOSFET को मज़बूती से चलाना है। फॉल्ट टाइमिंग और एडजस्टेबल वर्तमान सीमाओं का उपयोग करते हुए, यह स्टार्टअप के दौरान अत्यधिक वर्तमान से आपूर्ति और लोड को सुरक्षित रखता है।
इसके अतिरिक्त सर्किट गारंटी देता है कि बाहरी MOSFET अपने सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र (SOA) के अंदर रहता है। यह इनरश करंट को भी नियंत्रित करता है। इसके अलावा इस हॉट स्वैप पावर सप्लाई का उपयोग करके अब आप इनपुट पावर को बंद किए बिना लोड सर्किट के दोषपूर्ण भागों को बदल सकते हैं।
TPS24710/11/12/13 एक प्रकार का नियंत्रक है जो हमारे लिए उपयोग करना आसान है। यह 2.5 V से 18 V तक वोल्टेज के साथ काम करने के लिए बनाया गया है और यह वह है जिसे वे एक हॉट-स्वैप कंट्रोलर कहते हैं और इसका मतलब है कि यह एक बाहरी एन-चैनल MOSFET को सुरक्षित रूप से नियंत्रित करने में सक्षम है।
इसके अलावा, हम देख सकते हैं कि इसमें एक प्रोग्राम करने योग्य वर्तमान सीमा और गलती समय है और ये आपूर्ति और लोड को बहुत अधिक वर्तमान से सुरक्षित रखने के लिए हैं जब हम चीजों को शुरू कर रहे हैं।
डिवाइस शुरू होने के बाद हम धाराओं को उस सीमा से ऊपर जाने देते हैं जो उपयोगकर्ता द्वारा उठाई गई थी, लेकिन केवल तब तक जब तक कि प्रोग्राम किए जाने वाले टाइमआउट को नहीं होता है। हालांकि अगर वास्तव में बड़ी अधिभार की घटनाएं हैं तो हम तुरंत स्रोत से लोड को डिस्कनेक्ट कर देंगे।
बात यह है कि वर्तमान भावना सीमा कम है यह 25MV पर है और यह बहुत सटीक है इसलिए हम उन भावना प्रतिरोधों का उपयोग करने में सक्षम हैं जो छोटे हैं और बेहतर काम करते हैं जिसका अर्थ है कि कम शक्ति खो गई है और पदचिह्न छोटा है।
इसके अलावा प्रोग्रामेबल पावर लिमिटिंग यह सुनिश्चित करता है कि बाहरी MOSFET हमेशा अपने सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र SOA के अंदर काम कर रहा है।
इस वजह से हम MOSFETs का उपयोग करने में सक्षम हैं जो छोटे हैं और सिस्टम अधिक विश्वसनीय होने के कारण समाप्त होता है। इसके अलावा पावर गुड और फॉल्ट आउटपुट हैं जो हम स्थिति पर नजर रखने और लाइन के नीचे लोड को नियंत्रित करने के लिए उपयोग कर सकते हैं।
कार्यात्मक ब्लॉक आरेख
पिनआउट विवरण
| में | 2 | 2 | मैं | डिवाइस को सक्षम करने के लिए सक्रिय-उच्च तर्क इनपुट। एक प्रतिरोधक विभक्त से जुड़ता है। |
| फ्लाइट | - | 10 | ओपन-ड्रेन आउटपुट (सक्रिय-उच्च) जो एक अधिभार गलती का संकेत देता है, जिससे MOSFET बंद हो जाता है। | |
| फ़्लिटबी | 10 | - | ओपन-ड्रेन आउटपुट (एक्टिव-लो) जो एक ओवरलोड फॉल्ट को इंगित करता है, MOSFET को बंद कर देता है। | |
| दरवाज़ा | 7 | 7 | एक बाहरी MOSFET के गेट को चलाने के लिए आउटपुट। | |
| Gnd | 5 | 5 | - | जमीनी कनेक्शन। |
| बाहर | 6 | 6 | मैं | आउटपुट वोल्टेज को संवेदन करके MOSFET शक्ति की निगरानी करता है। |
| पीजी | - | 1 | MOSFET वोल्टेज पर आधारित पावर-गुड स्थिति का संकेत देने वाले ओपन-ड्रेन आउटपुट (सक्रिय-उच्च)। | |
| आज्ञा | 1 | - | ओपन-ड्रेन आउटपुट (एक्टिव-लो) जो पावर-गुड स्थिति को दर्शाता है, जो कि MOSFET वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया गया है। | |
| ठेला | 3 | 3 | मैं | इस पिन से GND से एक अवरोधक को जोड़कर MOSFET की अधिकतम शक्ति अपव्यय सेट करता है। |
| समझ | 8 | 8 | मैं | वीसीसी और सेंस के बीच एक शंट रोकनेवाला में वोल्टेज की निगरानी के लिए वर्तमान सेंसिंग इनपुट। |
| टाइमर | 4 | 4 | मैं/ओ | गलती समय की अवधि को परिभाषित करने के लिए एक संधारित्र से जुड़ता है। |
| वीसीसी | 9 | 9 | मैं | बिजली और इंद्रियों की आपूर्ति इनपुट वोल्टेज। |
सर्किट आरेख
पिन विवरण
में
जब हम इस विशेष एन पिन पर 1.35 V या अधिक का वोल्टेज लागू करते हैं तो यह गेट ड्राइवर के लिए स्विच को चालू या सक्षम करता है।
यदि हम एक बाहरी प्रतिरोधक विभक्त को जोड़ते हैं तो यह एन पिन को एक अंडरवोल्टेज मॉनिटर की तरह काम करने देता है जो वोल्टेज के स्तर पर नजर रखता है।
अब अगर हम इसे कम लाकर एन पिन को साइकिल करते हैं और फिर वापस उच्च यह है कि हम TPS24710/11/12/13/13 के लिए रीसेट बटन को मार रहे हैं, खासकर अगर यह पहले से गलती की स्थिति के कारण बंद हो गया है।
यह महत्वपूर्ण है कि हम इस पिन को फ्लोटिंग न छोड़ें, इसे किसी चीज़ से जोड़ा जाना चाहिए।
फ्लाइट
FLT पिन विशेष रूप से TPS24712/13 वेरिएंट के लिए है। यह सक्रिय-उच्च खुला-नाली आउटपुट एक उच्च-प्रतिबाधा स्थिति में चला जाता है जब TPS24712/13 वर्तमान सीमा में काम कर रहा है, जो कि बहुत लंबे समय से फॉल्ट टाइमर समाप्त हो रहा है।
FLT पिन कैसे कार्य करता है यह वास्तव में इस बात पर निर्भर करता है कि हम किस संस्करण का उपयोग कर रहे हैं। TPS24712 के लिए यह कुंडी मोड में काम करता है। दूसरी ओर TPS24713 रिट्री मोड में संचालित होता है।
जब हम कुंडी मोड में होते हैं यदि फॉल्ट टाइमर बाहर चला जाता है तो यह बाहरी MOSFET को बंद कर देता है और FLT पिन को एक खुली-नाल की स्थिति में रखता है। इस लटेड मोड को रीसेट करने के लिए हम एन पिन या वीसीसी को साइकिल कर सकते हैं।
अब अगर हम रिट्री मोड में हैं जब फॉल्ट टाइमर समाप्त हो जाता है तो यह पहली बार बाहरी MOSFET को बंद कर देता है। फिर यह चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए टाइमर के सोलह चक्रों का इंतजार करता है।
इंतजार करने के बाद यह फिर से शुरू करने की कोशिश करता है। यह पूरी प्रक्रिया तब तक दोहराती रहती है जब तक कि दोष अभी भी है। रिट्री मोड में FLT पिन ओपन-ड्रेन बन जाता है, किसी भी समय फॉल्ट टाइमर बाहरी MOSFET को निष्क्रिय कर देता है।
यदि हमारे पास एक निरंतर गलती है तो FLT तरंग दालों की एक श्रृंखला में बदल जाती है। यह ध्यान देने योग्य है कि FLT पिन सक्रिय नहीं करता है यदि कुछ और बाहरी MOSFET को अक्षम करता है जैसे EN पिन एक ओवरटेम्परेचर शटडाउन या UVLO अंडरवोल्टेज लॉकआउट। यदि हम इस पिन का उपयोग नहीं कर रहे हैं तो हम इसे तैरते हुए छोड़ सकते हैं।
फ़्लिटबी
FLTB पिन विशेष रूप से TPS24710/11 के लिए है। यह सक्रिय-कम ओपन-ड्रेन आउटपुट कम हो जाता है जब TPS24710/11/12/13 को वर्तमान सीमा में लंबे समय से लंबे समय तक 'समय है' कहने के लिए पर्याप्त समय दिया गया है।
FLTB पिन कैसे व्यवहार करता है यह उस IC संस्करण पर निर्भर करता है जो हम उपयोग कर रहे हैं। TPS24710 कुंडी मोड में काम करता है जबकि TPS24711 रिट्री मोड में काम करता है।
यदि हम कुंडी मोड में हैं, तो एक गलती टाइमआउट बाहरी MOSFET को बंद कर देगा और FLTB पिन को कम पकड़ लेगा। कुंडी मोड को रीसेट करने के लिए हम EN या VCC को साइकिल कर सकते हैं। यदि हम रिट्री मोड में हैं, तो फॉल्ट टाइमआउट पहले बाहरी MOSFET को बंद कर देगा, तो टाइमर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के सोलह चक्रों की प्रतीक्षा करें और फिर पुनरारंभ करने का प्रयास करें।
यह पूरी प्रक्रिया तब तक दोहराएगी जब तक गलती मौजूद है। रिट्री मोड में FLTB पिन को कम खींच लिया जाता है जब भी फॉल्ट टाइमर बाहरी MOSFET को निष्क्रिय कर देता है।
यदि कोई निरंतर गलती है तो FLTB तरंग दालों की एक श्रृंखला बन जाती है। ध्यान रखें कि FLTB पिन सक्रिय नहीं करता है यदि बाहरी MOSFET को en overtemperature शटडाउन या UVLO द्वारा अक्षम किया गया है। यदि हम इस पिन का उपयोग नहीं कर रहे हैं तो इसे फ्लोटिंग छोड़ दिया जा सकता है।
दरवाज़ा
गेट पिन वास्तव में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह है कि हम बाहरी MOSFET को अनिवार्य रूप से बताते हैं कि क्या करना है। इसके साथ मदद करने के लिए एक चार्ज पंप है जो 30 µA का करंट देता है। यह अतिरिक्त वर्तमान बाहरी MOSFET को बेहतर प्रदर्शन करने में मदद करता है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि गेट और स्रोत के बीच वोल्टेज बहुत अधिक नहीं है और नुकसान का कारण बनता है, गेट और वीसीसी के बीच 13.9 वोल्ट पर एक क्लैंप सेट है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि वीसीसी आमतौर पर वाउट के बहुत करीब होता है जब चीजें सामान्य रूप से चल रही होती हैं।
जब हम पहली बार एक ट्रांसकॉन्डक्शन एम्पलीफायर शुरू कर रहे हैं, तो एक विशिष्ट MOSFET (M1) के गेट वोल्टेज को ध्यान से समायोजित करता है। यह इनरश करंट को सीमित करने में मदद करता है जो वर्तमान का एक उछाल है जो तब हो सकता है जब आप पहली बार कुछ चालू करते हैं।
इस समय के दौरान टाइमर पिन एक टाइमर कैपेसिटर (सीटी) चार्ज कर रहा है। Inrush वर्तमान का यह सीमित तब तक जारी रहता है जब तक कि गेट और VCC के बीच वोल्टेज अंतर एक निश्चित बिंदु पर नहीं जाता है जिसे टाइमर सक्रियण वोल्टेज कहा जाता है। यह वोल्टेज 5.9 वोल्ट है जब वीसीसी 12 वोल्ट पर होता है।
एक बार जब वोल्टेज का अंतर इस सीमा पर चला जाता है तो TPS24710/11/12/13 को सर्किट-ब्रेकर मोड कहा जाता है।
टाइमर सक्रियण वोल्टेज एक ट्रिगर की तरह काम करता है, जब वोल्टेज हिट होता है जो कि इनरश ऑपरेशन को रोकता है और टाइमर वर्तमान प्रदान करना बंद कर देता है और इसके बजाय इसे डूबना शुरू कर देता है।
अब सर्किट-ब्रेकर मोड में हम लगातार वर्तमान को RSense से गुजरते हुए देख रहे हैं और MOSFET की पावर-लिमिट स्कीम के आधार पर एक सीमा से तुलना कर रहे हैं (इस पर अधिक जानकारी के लिए प्रोग की जाँच करें)।
यदि RSense के माध्यम से वर्तमान इस सीमा पर जाता है तो MOSFET M1 को इसकी सुरक्षा के लिए बंद कर दिया जाएगा। गेट पिन को कुछ विशिष्ट स्थितियों में भी अक्षम किया जा सकता है।
कुछ गलती की स्थिति होने पर गेट को 11-एमए वर्तमान स्रोत द्वारा नीचे खींचा जाता है:
फॉल्ट टाइमर एक अधिभार वर्तमान गलती के दौरान समय से बाहर चलता है (जब vSense 25 mV से अधिक हो जाता है)।
वोल्टेज वेन अपने सेट स्तर से नीचे गिरता है।
वोल्टेज VVCC अंडर-वोल्टेज लॉकआउट (UVLO) सीमा से नीचे जाता है।
यदि आउटपुट पर एक हार्ड शॉर्ट सर्किट होता है, तो गेट को बहुत मजबूत 1 से बहुत कम समय के लिए एक वर्तमान स्रोत (13.5 µs) के लिए नीचे खींच लिया जाता है।
यह केवल तभी होता है जब वीसीसी और सेंस के बीच वोल्टेज का अंतर 60 एमवी से अधिक होता है जो हमें बताता है कि फास्ट-ट्रिप शटडाउन स्थिति है। इस त्वरित शटडाउन के बाद बाहरी MOSFET को बंद रखने के लिए 11-MA करंट का उपयोग किया जाता है।
अंत में यदि चिप ओवर-टेम्परेचर शटडाउन दहलीज से अधिक गर्म हो जाती है, तो गेट पिन भी अक्षम हो जाता है। गेट पिन चिप के कुछ संस्करणों (TPS24710 और TPS24712) के लिए कुंडी मोड में कम रहेगा। अन्य संस्करणों (TPS24711 और TPS24713) के लिए यह समय -समय पर पुनरारंभ करने का प्रयास करेगा।
एक महत्वपूर्ण बात यह है कि हमें किसी भी बाहरी अवरोधक को गेट पिन से ग्राउंड (GND) या गेट पिन से आउटपुट (आउट) से सीधे कनेक्ट नहीं करना चाहिए।
Gnd
GND पिन काफी सीधा है, जहां हम सिस्टम के मैदान से जुड़ते हैं। सर्किट में सभी वोल्टेज के लिए सामान्य संदर्भ बिंदु के रूप में इसे सोचें।
बाहर
आउट पिन वास्तव में बाहरी MOSFET के नाली और स्रोत के बीच वोल्टेज अंतर की निगरानी के लिए महत्वपूर्ण है जिसे M1 के रूप में भी जाना जाता है। यह वोल्टेज रीडिंग पावर-गुड इंडिकेटर (पीजी/पीजीबी) और पावर-लिमिटिंग इंजन दोनों के लिए आवश्यक है।
दोनों ठीक से काम करने के लिए इस पिन से सटीक माप पर भरोसा करते हैं। किसी भी संभावित हानिकारक नकारात्मक वोल्टेज स्पाइक्स से आउट पिन को बचाने के लिए हमें एक क्लैम्पिंग डायोड या पर्याप्त कैपेसिटर का उपयोग करना चाहिए।
उन स्थितियों के लिए जहां बहुत अधिक शक्ति है, हम सुझाव देते हैं कि एक SCHOTTKY डायोड 3 A और 40 V पर एक SMC पैकेज में एक अच्छे क्लैंपिंग समाधान के रूप में रेटेड है।
हमें कम-प्रतिबाधा सिरेमिक कैपेसिटर का उपयोग करके GND को आउट पिन को बायपास करने की भी आवश्यकता है। इस संधारित्र की समाई 10 एनएफ और 1 μF के बीच कहीं होनी चाहिए।
पीजी
पीजी पिन विशेष रूप से TPS24712/13 घटकों के लिए है। यह आउटपुट एक सक्रिय-उच्च मोड में काम करता है जिसका अर्थ है कि यह उच्च हो जाता है जब चीजें अच्छी होती हैं और एक खुली-नाल के रूप में स्थापित होती है।
इससे डीसी/डीसी कन्वर्टर्स या अन्य मॉनिटरिंग सर्किट से कनेक्ट करना आसान हो जाता है।
पीजी पिन एक उच्च-प्रतिबाधा अवस्था में चला जाता है जिसका अर्थ है कि यह अनिवार्य रूप से डिस्कनेक्ट हो जाता है जब एफईटी का नाली-से-स्रोत वोल्टेज 170 एमवी से नीचे चला जाता है। यह झूठे ट्रिगर से बचने के लिए 3.4 मिलीसेकंड की छोटी देरी के बाद होता है। इसके विपरीत यह कम खींच लेगा जब VDS 240 mV से ऊपर चला जाता है।
एम 1 के वीडीएस बढ़ने के बाद पीजी पिन एक कम-प्रतिबाधा अवस्था में चला जाता है, जिसका अर्थ है कि यह समान 3.4-एमएस देरी के बाद सक्रिय रूप से कम खींच लिया जाता है। यह तब होता है जब इन स्थितियों में से किसी के कारण गेट को जीएनडी में खींच लिया जाता है:
हम एक अधिभार वर्तमान दोष का पता लगाते हैं जिसका अर्थ है वी समझ 25 एमवी से अधिक है।
आउटपुट पर एक गंभीर शॉर्ट सर्किट है जो वी (वी (वी (वी (वी (वी) सीसी -सेंस) 60 एमवी से अधिक होने के लिए यह दर्शाता है कि हम फास्ट-ट्रिप शटडाउन दहलीज तक पहुंच गए हैं।
V पर वोल्टेज में इसके सेट दहलीज से नीचे गिरता है।
V पर वोल्टेज वीसीसी अंडर-वोल्टेज लॉकआउट (UVLO) दहलीज के नीचे बूंदें।
मरने का तापमान ओवर-टेम्परेचर शटडाउन (OTSD) दहलीज से ऊपर चला जाता है।
यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि यदि आप पीजी पिन का उपयोग करने की योजना नहीं बनाते हैं तो आप इसे असंबद्ध छोड़ सकते हैं। यह सर्किट के बाकी हिस्सों के संचालन को प्रभावित नहीं करेगा।
आज्ञा
हम PGB पिन को विशेष रूप से TPS24710/11 डिवाइस के लिए नामित करते हैं। यह विशेष आउटपुट, इसके ऑपरेशन में, एक सक्रिय कम कॉन्फ़िगरेशन के साथ काम करता है, और हम इसे इसके खुले नाली डिजाइन द्वारा चिह्नित करते हैं, जिसे हमने विशेष रूप से तैयार किया है ताकि यह उन डीसी/डीसी कन्वर्टर्स या मॉनिटरिंग सर्किट के साथ जुड़ सकता है जो इससे डाउनस्ट्रीम हैं।
हम देखते हैं कि PGB सिग्नल एक संक्रमण करता है, एक कम स्थिति में जा रहा है, जब हम यह देखते हैं कि फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (FET) के स्रोत वोल्टेज (VDS) के लिए नाली 170 mV से नीचे के स्तर तक गिर जाती है, तो यह तब होता है जब हमारे पास एक डिग्लिच देरी होती है जो 3.4 मिलीसेकंड तक रहता है।
दूसरी ओर, यह वापस लौटता है, जब वीडीएस 240 एमवी से ऊपर चला जाता है, तो एक खुली नाली की स्थिति में जा रहा है। जब हम एम 1 के वीडीएस को देखते हैं, तो कुछ ऐसा होता है जब गेट को नीचे दी गई किसी भी परिस्थिति में गेट को जमीन पर खींच लिया जाता है, जिसे हम नीचे सूचीबद्ध करेंगे, पीजीबी तब उच्च प्रतिबाधा की स्थिति में प्रवेश करता है, जब हम उसी 3.4 एमएस डीग्लिच देरी के लिए इंतजार कर रहे हैं:
आईसी एक अधिभार वर्तमान गलती का पता लगाता है जब यह देखता है कि VSense वोल्टेज 25 mV से ऊपर चला जाता है।
यदि आईसी को पता चलता है कि एक गंभीर आउटपुट शॉर्ट सर्किट मौजूद है, तो यह बता सकता है क्योंकि वी (वीसीसी - सेंस) रीडिंग 60 एमवी से अधिक है, जो हमें बताता है कि फास्ट ट्रिप शटडाउन थ्रेसहोल्ड का उल्लंघन किया गया है।
निरीक्षण करें कि वोल्टेज वेन उस सीमा के नीचे एक स्तर तक गिरता है जिसे इसके लिए नामित किया गया है।
VCC वोल्टेज डिप्स, अंडर वोल्टेज लॉकआउट (UVLO) थ्रेशोल्ड से नीचे जा रहा है।
ध्यान दें कि मरने का तापमान बढ़ता है, ओवर तापमान शटडाउन (OTSD) दहलीज से ऊपर जा रहा है।
यह ध्यान देने योग्य है कि हम इस पिन को असंबद्ध छोड़ सकते हैं यदि हमें इसका उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है।
प्रोग्रैटर
उन अधिकतम शक्ति को विनियमित करने के लिए जो हम बाहरी MOSFET M1 में उन inrush स्थितियों के दौरान अनुमति देते हैं, हमें इस पिन PGB से जमीन पर एक प्रोग्रामेबल (PROG) रोकनेवाला को कनेक्ट करने की आवश्यकता है। यह महत्वपूर्ण है कि हम इस पिन में किसी भी वोल्टेज को लागू करने से बचें।
यदि आपको एक निरंतर बिजली सीमा की आवश्यकता नहीं है, तो आपको एक प्रोग अवरोधक को नियोजित करना चाहिए जिसका मूल्य 4.99 k ω है। यह निर्धारित करने के लिए कि अधिकतम शक्ति क्या है, हम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग कर सकते हैं (1):
आर ठेला = 3125 / (पी लिम * आर समझ + 0.9 एमवी * वी सीसी )
एक RPROG के आधार पर बिजली की सीमा की गणना करने के उद्देश्य से जो पहले से मौजूद है, हमें निम्नलिखित PLIM समीकरण (2) लागू करना चाहिए जो MOSFET M1 की अनुमत बिजली सीमा है:
पी लिम = 3125 / (आर ठेला * आर समझ ) - (0.9 एमवी * वी (वी (वी (वी) सीसी -आउट)) / आर समझ
इस सूत्र में RSense लोड करंट मॉनिटरिंग रेसिस्टर है जो VCC पिन और सेंस पिन के बीच जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, RPROG एक अवरोधक है जिसे हम प्रोग पिन से GND से जोड़ते हैं।
हम ओम में rprog और rsense दोनों को मापते हैं, और हम वाट्स में PLIM को मापते हैं। हम MOSFET M1 के अधिकतम अनुमत थर्मल तनाव को देखकर PLIM का निर्धारण करते हैं जिसे हम एक और समीकरण का उपयोग करके पा सकते हैं:
पी लिम <(टी जे (मैक्स) - टी सी (अधिकतम) ) / आर Θjc (अधिकतम )
