在大电流热插拔应用中通过有保证的SOA实现低导通电阻

作者：Dan Eddleman and Gabino Alonso

高电流背板应用中的带电插入和拔除要求 MOSFET 在稳态操作期间具有低导通电阻，在瞬态条件下具有高安全工作区 （SOA）。通常，针对低导通电阻优化的现代MOSFET不适合高SOA热插拔应用。

LTC®4234 是一款用于热插拔的集成式解决方案™允许从带电背板上安全插入和拔出电路板的应用程序。该器件在单个封装中集成了热插拔控制器、功率 MOSFET 和电流检测电阻器，适用于小尺寸应用。MOSFET 安全工作区 （SOA） 经过生产测试，可保证承受热插拔应用中的应力。

LTC4234 的 3.3mΩ 内部 MOSFET 和 0.7mΩ 检测电阻器支持高达 20A 的负载电流。在此电平下，LTC4234 消耗的功率为

PD= I2·R = （20A）2·（3.3mΩ + 0.7mΩ） = 1.6W

对于需要较低功率耗散的应用，图 1 所示电路在 LTC4234 的内部 3.3mΩ MOSFET 并联时增加了一个外部低电阻 0.9mΩ MOSFET，以将功耗降低至低于

PD= I2·R = （20A）2·（（3.3mΩ || 0.9mΩ） + 0.7mΩ） = 0.56W

图1.高电流、低导通电阻、12V 热插拔，具有保证 SOA

在图 1 所示的 12V 应用中，LTC4234 的 MOSFET 可处理高漏源电压条件，其中 SOA 是主要关注点。在正常工作期间，当漏源电压较小时，LTC4365 过压 / 欠压电源保护控制器将接通 M1 （一个 0.9mΩ 英飞凌 BSC009NE2LS MOSFET），以降低整体功耗，同时几乎消除了 SOA 的后顾之忧。

电路操作

在该电路中，当输入电压小于 13.5V 且输出电压大于 10.5V 时，LTC4365 接通 M1。因为 M1 的漏极连接到 LTC4234 的 SENSE 引脚，所以所有电流都通过 LTC4234 的内部 0.7mΩ 检测电阻器。每当 LTC4234 下拉内部 MOSFET 栅极以限制输送到负载的功率时，外部 MOSFET 的栅极也会通过低漏电流二极管 D1 （BAR18FILM） 下拉。二极管 D1 的目的是允许 LTC4234 的内部 MOSFET 导通，而 LTC4365 则保持外部 MOSFET 的断体 （当 V在> 13.5V 或 V外< 10.5V），同时仍允许 LTC4234 的下拉功能随时关断两个 MOSFET。建议使用一个低漏电流二极管，以防止 LTC4365 的 GATE 下拉功能与 LTC4234 的 24uA GATE 上拉电流相抗衡，尤其是在二极管漏电流最大的高温条件下。

图2中的示波器波形显示了在输入端通电时的电路行为。“阶段性启动”是显而易见的。首先，LTC4234 的内部 MOSFET 在电源出现在 V 时约 50ms 后接通在，输出电压开始上升。在此期间，当漏源电压较大且 MOSFET SOA 是一个问题时，MOSFET M1 保持关断状态。LTC4365 的栅极 （M1 的栅极） 的缓慢上升是由于 LTC4365 的内部箝位限制了 M1 的栅极至源极电压以保护 MOSFET 的栅极氧化物。在启动级完成且输出电压几乎等于输入电压之后，LTC4365 的栅极上升以接通外部 MOSFET。M1用作“旁路FET”，降低从输入到输出的电阻。因此，LTC4234 的内部 3.3mΩ MOSFET 和外部 0.9mΩ MOSFET 在正常工作期间均得到增强，与单独的 LTC4234 相比，降低了功耗。

图2.示波器波形

结论

使用这种技术，可以两全其美。LTC4234 简化了满足 SOA 要求的具有挑战性的任务，而一个针对低导通电阻但不一定是高 SOA 而优化的外部 MOSFET 则降低了 DC 功率耗散。

审核编辑：郭婷