ZHCAFB2 May 2025 TPS1685 , TPS1689 , TPS25984 , TPS25985
3.3 采用主动均流 (ACS) 的并联运行
为了解决 节 3.2 中所述的问题，TI 电子保险丝采用了 ACS，这在电流超过特定阈值时会触发。主动均流环路通过调节 FET 的 Rdson 来工作。承载更大电流的电子保险丝会略微增大 Rdson，以降低电流，并允许链中的其他器件承载更大电流，从而实现电流的重新分配或平衡。
将 ACS 阈值设置过低会增加路径中的总电阻，从而在较低电流下不必要地增加功率损耗或自发热。同时，这在长期可靠性方面没有任何益处。
对于每个器件，主动均流阈值需要设置为最大额定直流电流。最佳选择是将其设置为接近每个器件的过流保护阈值。请注意，这是过流阈值，不受失配的影响。这确保了一旦系统负载电流开始接近最大直流电流，主动均流就会启动。如果系统在该区域长时间运行，从长期可靠性的角度来看，这尤其有用。一旦负载电流进一步增加到超过该值（在负载瞬态或故障期间），则会停用主动均流环路，而器件转而依赖过流保护电路（配有消隐计时器）。
器件进入主动均流的电流阈值取决于 VREF 和 RILIM 值。TPS1685 设计计算器可用于确定 RIREF、VIREF 和 RILIM 值。
方程式 3 用于根据 ACS 阈值确定 RILIM 电阻。
图 3-4 并联连接且具有通用过流限制和 ACS 的电子保险丝器件支持 80A 负载电流为了评估性能，负载电流以 2A 的步长增加，如 图 3-5 所示。由于路径电阻不匹配，可以看到电子保险丝在电流阶跃期间最初承载的电流分配不均匀。可以看到流经各个电子保险丝的电流与 ACS 趋于一致。
此波形是使用如 表 3-1 中所述的系统参数获取的。
图 3-5 4 个具有 ACS 的 TPS1685 电子保险丝之间的均流TPS1685x 在启动期间实施专有的电流平衡机制，从而允许并联连接的多个 TPS1685x 器件分流浪涌电流并将热应力分散到所有器件。此特性有助于所有器件成功完成启动，避免某些电子保险丝过早进入热关断状态。这增加了并联链的浪涌电流能力。改进的浪涌性能有助于在高电流平台上支持非常大负载电容器，而不会影响浪涌时间或系统可靠性。
图 3-6 启动期间四个 TPS1685 电子保险丝之间的电流分配六个具有 ACS 的并联电子保险丝器件中的电流分配
本示例讨论了六个 TPS1685 电子保险丝并联连接，以满足 100A 系统电流要求。在具有准确、快速电流监测器的 TPS1685x 9V–80V、3.65mΩ、20A 可堆叠集成热插拔（电子保险丝）数据表中，典型 RDS(on) 为 3mΩ，最高可达 6mΩ。表 3-3 显示了六个并联连接的电子保险丝器件在最大系统电流为 100A 时 RDS(on) 变化的示例。电子保险丝之间的电流分配如表 3-3 所示。eFuse_1 电流可高达 23.07A，比电子保险丝的建议工作电流高 15%。
ACS（主动均流）调节高电流器件的 RDS(on) 以均匀分配电流。可以使用 TPS1685 设计计算器设置该电流的 ACS 阈值。以下是启用了 ACS 且器件的 ACS 阈值设置为 20A 时，各个电子保险丝的电流。表 3-4 显示了启用 ACS 后的 RDS (on) 变化及电流分配。eFuse_2、eFuse_3、eFuse_4、eFuse_5 和 eFuse_6 的 RDS (ON) 没有变化，而 eFuse_1 的 RDS (ON) 增加 30%，使电流分配更加均匀。启用 ACS 后，eFuse_1 上的电流从 23.07A 降至 18.57A，应力均匀重新分配，eFuse_1 的寿命提升约 2 倍（可使用 Black 方程计算）。考虑到第一个故障点决定了系统可靠性，这使得系统有效寿命提升 2 倍。
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.0035Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大电流 | 23.07A | 14.7A | 16.15A | 17.9A | 13.46A | 14.7A |
eFuse_N | eFuse_1 | eFuse_2 | eFuse_3 | eFuse_4 | eFuse_5 | eFuse_6 |
RDS(on) | 0.00455Ω | 0.0055Ω | 0.005Ω | 0.0045Ω | 0.006Ω | 0.0055Ω |
| 最大电流 | 18.75A | 14.7A | 15.5A | 17.06A | 14.2A | 15.5A |