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ZHCAEY4 January 2025 TPS25985

4.1 TPS25984、TPS25985、TPS25990 和 TPS1685 电子保险丝中的稳定状态过流保护

TPS25984、TPS25985、TPS25990 和 TPS1685 电子保险丝在稳定状态期间，若检测到输出过流情况，会在用户可调节的瞬态故障消隐间隔后执行断路器操作。此操作使设备能够在用户定义的短时间间隔内支持更高的峰值电流，同时确保在持续输出故障情况下提供可靠的保护。

图 4-1 稳定状态过流（断路器）响应

该器件不断检测输出加载电流并在 IMON 引脚上提供与加载电流成正比的模拟电流输出 (I_IMON)。这进而在相应的 IMON 引脚电阻器 (R_IMON) 上产生与方程式 1 成比例的电压 (V_IMON)。

方程式 1.

V_{I M O N} = I_{O U T} \times G_{I M O N} \times R_{I M O N}

其中 G_IMON 是电流监测器增益 (I_IMON: I_OUT)

通过将这个电压与 IREF 引脚上的参考电压进行比较，可以检测到过流情况。参考电压 (V_IREF) 相应地设置过流保护阈值 (I_OCP)。

在独立或主工作模式下，内部电流源与外部 IREF 引脚电阻器 (R_IREF) 相互作用以产生基准电压。也可以通过外部低阻抗基准电压源驱动 IREF 引脚，如方程式 2 所示。
方程式 2. $V_{I R E F} = I_{I R E F} \times R_{I R E F}$
在主器件和辅助器件并联的配置中，主电子保险丝或控制器驱动 IREF 引脚上的电压，为链中的所有辅助器件提供外部基准 (V_IREF)。

稳定状态期间的过流保护阈值 (I_OCP) 可以使用方程式 3 计算得出。

方程式 3.

I_{O C P} = \frac{V_{I R E F}}{G_{I M O N} \times R_{I M O N}}

检测到过流状况后，即加载电流超过编程设定的过流限制阈值 (I_OCP)，但低于可调整的短路阈值，（I_SFT 为 2 × I_OCP），该器件开始使用一个约 2.0μA 的内部下拉电流 (I_TIMER) 来放电 ITIMER 引脚的电容器。如果在 ITIMER 电容器放电 1.5V（典型值）ΔV_ITIMER 之前，加载电流降至断路器阈值以下，那么 ITIMER 会通过内部上拉至 3.65V（典型值）V_INT 电压进行复位，并且不会触发断路器动作。此操作允许短过载瞬态脉冲通过器件而不会使断路器跳闸。如果过流状况仍然存在，ITIMER 电容器将继续放电，并且在下降 ΔV_ITIMER 之后，断路器操作会立即关闭器件。同时，ITIMER 电容器再次充电至 V_INT，以便在下一次过流事件发生之前处于默认状态。此操作可确保为每个过流事件提供完整的消隐计时器间隔。可使用方程式 4 来计算所需过流阈值对应的 R_IMON 值。

方程式 4.

R_{I M O N} = \frac{V_{I R E F}}{G_{I M O N} \times I_{O C P}}

允许瞬态的持续时间可以通过在 ITIMER 引脚与接地之间使用适当的电容值来调整。瞬态过流消隐间隔可使用方程式 5 计算得出。

方程式 5.

t_{I T I M E R} (m s) = \frac{C_{I T I M E R} (n F) \times {∆ V}_{I T I M E R} (V)}{I_{I T I M E R} (μ A)}

图 4-1 展示了 TPS25984、TPS25985、TPS25990 和 TPS1685 电子保险丝的过流响应。器件因断路器故障而关闭后，它将保持锁定关闭状态（锁定关闭型）或在固定延迟后自动重启（自动重试型）。

图 4-2 和图 4-3 展示了 TPS25990 电子保险丝对瞬态过载事件和持续过载事件的响应。

图 4-2：器件处于稳定状态时，加载电流在 10ms 内从 50A 上升至 70A，然后再下降至 50A。OCP 阈值设置为 55A，过流消隐延迟设置为 15ms (OC_TIMER = 0x89)

图 4-3：器件处于稳定状态时，加载电流从 50A 上升至 70A 的时间超过 15ms。OCP 阈值设置为 55A，过流消隐延迟设置为 15ms (OC_TIMER = 0x89)

图 4-2 TPS25990 电子保险丝中的瞬态过流消隐

图 4-3 TPS25990 电子保险丝中的过流保护