ZHCSM53 October   2020 TPS23731

PRODUCTION DATA  

  1. 特性
  2. 应用
  3. 说明
  4. 修订历史记录
  5. 器件比较表
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 等级
    3. 7.3 建议运行条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 电气特性:直流/直流控制器部分
    6. 7.6 电气特性 PoE
    7.     14
    8. 7.7 典型特性
  8. 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能模块图
    3. 8.3 特性描述
      1. 8.3.1  CLS 分级
      2. 8.3.2  DEN 检测和使能
      3. 8.3.3  APD 辅助电源检测
      4. 8.3.4  内部导通 MOSFET
      5. 8.3.5  T2P 和 APDO 指标
      6. 8.3.6  直流/直流控制器特性
        1. 8.3.6.1 VCC、VB、VBG 和高级 PWM 启动
        2.       27
        3. 8.3.6.2 CS、斜坡补偿电流和消隐
        4. 8.3.6.3 COMP、FB、EA_DIS、CP、PSRS 和无光耦合器反馈
        5. 8.3.6.4 FRS 频率设置和同步
        6. 8.3.6.5 DTHR 和频率抖动,用于扩频应用
        7. 8.3.6.6 转换开关的 SST 和软启动
        8. 8.3.6.7 转换开关的 SST、I_STP、LINEUV 和软停止
      7. 8.3.7  开关 FET 驱动器 - GATE
      8. 8.3.8  EMPS 和自动 MPS
      9. 8.3.9  VDD 电源电压
      10. 8.3.10 RTN、AGND、GND
      11. 8.3.11 VSS
      12. 8.3.12 外露散热焊盘 - PAD_G 和 PAD_S
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1  PoE 概述
      2. 8.4.2  阈值电压
      3. 8.4.3  PoE 启动序列
      4. 8.4.4  检测
      5. 8.4.5  硬件分级
      6. 8.4.6  维持功率特征 (MPS)
      7. 8.4.7  高级启动和转换器运行
      8. 8.4.8  线路欠压保护和转换器运行
      9. 8.4.9  PD 自保护
      10. 8.4.10 热关断 - 直流/直流控制器
      11. 8.4.11 适配器 ORing
  9. 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
        1. 9.2.1.1 详细设计过程
          1. 9.2.1.1.1  输入电桥和肖特基二极管
          2. 9.2.1.1.2  输入 TVS 保护
          3. 9.2.1.1.3  输入旁路电容器
          4. 9.2.1.1.4  检测电阻,RDEN
          5. 9.2.1.1.5  分级电阻,RCLS。
          6. 9.2.1.1.6  APD 引脚分压器网络,RAPD1、RAPD2
          7. 9.2.1.1.7  设定频率 (RFRS) 和同步
          8. 9.2.1.1.8  偏置电源要求和 CVCC
          9. 9.2.1.1.9  APDO、T2P 接口
          10. 9.2.1.1.10 输出电压反馈分压器,RAUX、R1、R2
          11. 9.2.1.1.11 传导发射的频率抖动控制
  10. 10电源相关建议
  11. 11布局
    1. 11.1 布局指南
    2. 11.2 布局示例
    3. 11.3 EMI 遏制
    4. 11.4 散热注意事项和 OTSD
    5. 11.5 ESD
  12. 12器件和文档支持
    1. 12.1 文档支持
      1. 12.1.1 相关文档
    2. 12.2 支持资源
    3. 12.3 商标
    4. 12.4 静电放电警告
    5. 12.5 术语表
  13. 13机械、封装和可订购信息

高级启动和转换器运行

在 PSE 向 PD 提供完整电压之前,内部 PoE 欠压闭锁 (UVLO) 电路会使热插拔开关保持关闭。这样可以防止转换器电路在检测和分级期间加载 PoE 输入。在 PD 断电期间,转换器电路会使 CBULK、CVCC、CVB 和 CVBG 放电。因此,直到向 PD 施加完整电压之前,VVDD-RTN 将呈现较低的电压(如图 8-7 所示)。

PSE 一旦决定为 PD 供电,就会将 PI 电压驱动到工作范围内。当 VVDD 上升至高于 UVLO 导通阈值(VUVLO-R,约为 37.6V)且 RTN 为高电平时,TPS23731 将使热插拔 MOSFET 进入大约为 140mA(浪涌)的电流限制状态。有关示例,请参阅图 8-9 的波形。在 CBULK 充电且 VRTN 从 VVDD 下降至接近 VVSS 时,禁用转换器开关;但允许转换器启动电路为 CVCC 充电(当 VVCC 上升时,VB 调节器也为内部转换器电路供电)。一旦浪涌电流下降至低于浪涌电流限值大约 10%,PD 电流限值就会切换到运行电平(大约为 925mA)。此外,一旦浪涌持续时间超过约 84ms(浪涌阶段末),而且 VVCC 也高于其 UVLO(大约 8.25V)之后,允许转换器开关启动。

继续遵循如图 8-9 中所示的启动序列,在 VVCC 高于其 UVLO 之后,如果放电还未完成,软启动 (SST) 电容先以受控电流 (ISSD) 放电至低于标称值 0.2V (VSFST),然后逐渐重新充电,直至达到约 0.25V(闭环模式中的 VSSOFS),这时将启用转换器开关,遵循闭环控制的软启动序列。请注意,在 48V 输入应用中,启动电流源能力足以在转换器软启动期间完全维持 VVCC,而无需任何大型 CVCC 电容。在软启动周期结束时,更具体而言,在 SST 电压超过约 2V (VSTUOF) 时,启动电流源关闭。为内部电路(包括开关 MOSFET 栅极)供电时,VVCC 会下降。如果转换器控制偏置输出上升至 VVCC,然后下降至 VCUVLO_F(约 6.1V),则表示成功启动。图 8-9 显示 VVCC 出现小压降,而输出电压平稳上升,实现成功启动。

图 8-10 还举例说明了用光耦合器反馈代替 PSR 的类似场景。在这种情况下,当 VSST 超过大约 0.6V(峰值电流模式中的 VSSOFS)时,启用转换器开关。

GUID-41AFA7EC-9E02-4C67-A4AB-12405871C68E-low.gif 图 8-9 加电和启动 - 具有 PSR 的反激式转换器
GUID-542ECCC8-A542-44A0-AD1F-8CF38DE1707E-low.gif图 8-10 加电和启动 - 具有光耦合器反馈

当 VVCC 降至低于其 UVLO 下限时,转换器关闭。当从 PD 断开电源,或转换器输出电源轨发生故障时,可能会发生这种情况。当一个输出短接时,所有输出电压会下降,包括为 VCC 供电的电压。控制电路为 VCC 放电,直至它达到 UVLO 下限并关闭。如果转换器关闭且有足够的 VDD 电压,则会重新启动。这种工作方式有时称为断续模式,当与软启动结合时,可通过减少输出整流器的时间平均发热来提供强大的输出短路保护。

图 8-11 说明了当主输出严重过载而导致 VCC 断续时的情况。VCC 由于过载而降至低于其 UVLO 之后,再次打开启动源。然后,重新启动一个新的软启动周期,软启动电容先以受控电流放电,在输出电压上升之前引入短暂的停顿。

GUID-3D938F08-96E5-4A63-9100-EBEF120B73CE-low.gif图 8-11 PSR 反激式直流/直流转换器的主输出发生严重过载之后重新启动

此外,当 VCC 下降时,TPS23731 可以区分过载和轻负载状况。例如,在轻负载状况下,由于暂时的开关停止,具有光耦合反馈的二极管整流反激式转换器的 VCC 电压轨可能会下降。在这种情况下,必须维持输出电压,软启动是不可接受的。为了应对这种情况,如果 VVCC 由于轻负载而降至约 7.1V 以下,则 TPS23731 会立即重新启动,在短时间内使 VCC 电压回升,且没有软启动再循环。

GUID-3DF6BCA0-F4E3-44DD-8A63-570449125868-low.gif图 8-12 如果二极管整流反激式直流/直流转换器的轻负载状况导致 VCC 欠压,则开始启动。

如果 VVDD-VSS 降至低于 PoE UVLO 下限(VUVLO_F,大约为 32V),则热插拔 MOSFET 关闭,但转换器仍运行(除非 LINEUV 输入下拉为低电平)。如果 VVCC 降至 VCUVLO_F(约 6.1V)以下,热插拔 MOSFET 处于浪涌电流限值,SST 引脚拉至接地,则转换器会停止运行,或处于热关断状态。