MAX15090/MAX15090B热插拔方案在阻性负载低压应用中的应用

MAX15090/MAX1590B为热插拔控制器，设计用于12V总线，具有独特的电流折返功能，确保内部FET在驱动大容性负载时工作在安全工作区（SOA）。本应用笔记概述了在驱动阻性负载时以较低电压操作这些器件的简单方法。

介绍

热插拔控制器必须同时应对稳态和启动条件。在稳态操作中，用作受控开关元件的MOSFET必须设计为在内部FET的最大电流负载以上工作，并将结温保持在额定最大结温以下。

稳态功耗基本上是负载电流与R的平方乘积DS（ON）.

PD = ILOAD2 × RDS(ON)

（公式1）

在设计具有集成FET的热插拔IC时，必须考虑启动等动态要求。在驱动用作下游负载点（POL）储能器的容性负载时，这是一个重要的考虑因素。MAX15090/MAX15090B采用监测V的技术在- 五外差异并使用当前的折返技术来限制启动期间的电流，这将更详细地讨论。

MAX15090/MAX15090B

MAX15090/MAX15090B IC是集成方案，适用于需要从带电背板上安全插入和拔出电路线卡的热插拔应用。

这些器件在单个封装中集成了热插拔控制器、6mΩ 功率 MOSFET 和电子断路器保护功能。这些器件在启动期间实施折返电流限制，以控制浪涌电流降低di/dt，并保持MOSFET在安全工作区（SOA）条件下工作。当负载为高容性时，此功能在12V时非常重要。图 1 概述了设备启动期间的折返功能。

图1.变速/双电平响应。这应该读取启动浪涌电流折返特性。

如图1所示，该器件根据VIN - VOUT 限制负载的电流量差异。当VIN - VOUT差值为2V以下，电流限制为RCB/3333.3 × 0.5。如果VOUT升至 0.9 × VIN在在内部 50mS 定时器超时之前，电流限值恢复回 RCB/3333.3.为了将此器件用于具有阻性负载的低压应用，折返功能可能会阻止器件实际启动。例如，对于负载为1.5Ω的3.3V应用，负载电流应为3.3V/1.5或2.2A。在此示例中，使用 RCB= 10kΩ，正常限流为3A，折返电流为1.5A。要在内部50mS定时器到期前退出启动阶段，输出电压必须大于输入的90%才能返回到R的正常电流限值CB/3333.3.由于 1.5A × 1.5Ω = 2.25V，该器件不会启动，并且永远不会将电流限值增加到 RCB/3333.3，并将闭锁（MAX15090）或重试（MAX15090B）。

对于低压操作，不需要电流折返功能，可以通过在CB引脚上强制电压来禁用。这可以使用CB引脚上的电阻分压器来完成。在查看图2并检查R的限流方程时CB/3333.3，CB电压设置应为12μA × RCB.在本例中，为了将电流限值设置为3A，将使用一个10kΩ电阻。在正常限流模式下，CB引脚上的电压为10kΩ×12μA或0.120V。

图2.通过禁用当前折返功能来设置固定电流限制。

为了将CB引脚上的电压设置误差降至最低，可以考虑12μA电流。对于 3A 电流限制，理想情况下，CB 引脚必须为 0.120V。因此，流经R2的电流必须为0.120V/R2。如果R2等于1000Ω，则IR2等于 120μA。因此，来自R1的电流必须为120μA - 12μA或108μA。因此，R1必须为3.3V - 0.120/108μA或29444。根据标准的1%电阻图，最接近的值是29400，其标称误差仅为160μV。较大的误差来自输入电源电压的容差。必须考虑电阻分压器的容差。由于分压比为29：1，3.3V电源上的任何电压纹波都将被分压，不应影响限流门限。

局限性

由于启动当前折返功能被禁用，因此设计人员在使用此方法时必须考虑一些预防措施。本应用笔记适用于低压应用，需要权衡确保MAX15090/MAX15090B保持在SOA范围内。在正常工作时（一旦满足UVLO、UV和OV阈值），电流折返电路就会激活并如图1所示工作。当器件启动并增强内部FET时，启动一个50mS定时器。如果电压输出大于电压输入的90%，并且栅极电压至少为V外+ 3V，电流限制变为R定义的正常电流限制CB/3333.3.这一系列事件确保当输出连接到高容性负载时，MAX15090/MAX1509B的内部FET工作在SOA区域。通过禁用此功能，电流限制设置现在由VIN × ILIM = 13.5W，其中I林是由施加到CB引脚的电压设置的电流限制。图3是禁用MAX15090/MAX15090B折返功能时的限流限值的图形表示。

图3.禁用折返功能时的安全操作区域。

两电平限流方案

驱动阻性负载的另一种方法是使用PG信号在两个RCB限流电阻之间切换。如图4所示，增加了RCB2小信号FET 2N7002 （Q1）提供了一种简单的方法来增加启动时的折返电流限值，但不会消除SOA保护。在启动阶段，PG信号（见图5）为低电平有效，这反过来又使Q1关断，R保持R。CB1在启动阶段设置电流限制。当电压输出大于电压输入的90%时，PG信号被拉高至3.3V，Q1导通，这让RCB2与 R 并行CB1.因此，在启动阶段，RCB1设置折返电流限制，启动成功后，通过R的并联组合设置正常电流限制CB1和 RCB2.

回到图1，因为最大折返电流为RCB/3333.3 × 0.5， RCB1可设置为 2 × RCB/3333.3 增加电流限制，以便在阻性负载下启动。例如，如果正常电流限制为 3A，则设置 RCB1和 RCB2至 20kΩ 允许启动期间的最大折返电流限值为 20k/3333.3 = 6A，20k||成功启动后所需的电流限制为 20k/3333.3 = 3A。该技术还用于其他具有内部FET的Maxim集成热插拔IC。应用笔记 48721概述使用MAX5976时的这种技术。

图4.双电平限流控制。

图5.具有双电平控制的限流区。

结论

本应用笔记概述了MAX15090/MAX1509B驱动阻性负载时可以使用的两种技术。另一种未讨论的技术是简单地使用PG对下游POL和其他具有使能引脚的负载进行排序。这样可以安全地为输出电容器充电并提升输出电压，同时最大限度地降低浪涌电流。

审核编辑：郭婷