ZHCSSE1A September   2024  – December 2024 TPS1214-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 开关特性
    7. 6.7 典型特性
  8. 7 参数测量信息
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 电荷泵和栅极驱动器输出（VS、GATE、BST、SRC）
      2. 8.3.2 容性负载驱动
        1. 8.3.2.1 使用低功耗旁路 FET（G 驱动器）为负载电容器充电
        2. 8.3.2.2 使用主 FET（GATE 驱动器）栅极压摆率控制
      3. 8.3.3 过流和短路保护
        1. 8.3.3.1 基于 I2t 的过流保护
          1. 8.3.3.1.1 具有自动重试功能的基于 I2t 的过流保护
          2. 8.3.3.1.2 具有闭锁功能的基于 I2t 的过流保护
        2. 8.3.3.2 短路保护
      4. 8.3.4 模拟电流监视器输出 (IMON)
      5. 8.3.5 基于 NTC 的温度检测 (TMP) 和模拟监视器输出 (ITMPO)
      6. 8.3.6 故障指示和诊断（FLT，SCP_TEST）
      7. 8.3.7 反极性保护
      8. 8.3.8 欠压保护 (UVLO)
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 状态图
      2. 8.4.2 状态转换时序图
      3. 8.4.3 断电
      4. 8.4.4 关断模式
      5. 8.4.5 低功耗模式 (LPM)
      6. 8.4.6 运行模式 (AM)
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用 1：使用自动负载唤醒功能来驱动全时供电 (PAAT) 负载
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
      3. 9.2.3 应用曲线
    3. 9.3 典型应用 2：使用自动负载唤醒和输出大容量电容器充电功能来驱动全时供电 (PAAT) 负载
      1. 9.3.1 设计要求
      2. 9.3.2 外部元件选型
      3. 9.3.3 应用曲线
    4. 9.4 电源相关建议
    5. 9.5 布局
      1. 9.5.1 布局指南
      2. 9.5.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 接收文档更新通知
    2. 10.2 支持资源
    3. 10.3 商标
    4. 10.4 静电放电警告
    5. 10.5 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 12机械、封装和可订购信息

9.3.2 外部元件选型

遵循第 8.2.2 节中概述的类似设计过程，外部元件值计算如下：

  • RSNS = 0.5mΩ
  • RSET = 300Ω
  • RIMON = 18.2kΩ
  • RIOC = 23kΩ，用于将 40A 设置为 I2t 保护启动阈值
  • CI2t = 1µF，用于将 3000A2s 设置为 I2T 因数
  • CBST = 150nF
  • RISCP = 2.55kΩ，用于将 130A 设置为短路保护阈值
  • CTMR = 47nF，用于设置 1000ms 自动重试时间
  • 分别选择 470kΩ 和 107kΩ 作为 R3 和 R4，以便将 VIN 欠压锁定阈值设置为 6.5V

负载唤醒阈值编程，RBYPASS 和 Q3 选择

在正常运行期间，串联电阻 RBYPASS 用于设置负载唤醒电流阈值。在达到 VG_GOOD 阈值后，CS2+ 和 CS2– 之间的电压会与负载唤醒事件的 V(LWU) 阈值（典型值 200mV）进行比较。选择 MOSFET Q3 时，重要的电气参数为最大持续漏极电流 ID、最大漏源电压 VDS(MAX)、最大栅源电压 VGS(MAX) 以及漏源导通电阻 RDSON。

根据设计要求，选择的是 BUK7J1R4-40H，其电压等级为：

40V VDS(MAX) 和 ±20V VGS(MAX)

在 10V VGS 下，RDS(ON) 的典型值为 1.06mΩ

可以使用以下公式选择 RBYPASS 电阻值：

方程式 31. R B Y P A S S   =   V ( L W U ) I L W U

若要设置 200mA 负载唤醒电流，则 RBYPASS 电阻计算结果为 1Ω。

可通过以下公式计算旁路电阻器的平均额定功率：

方程式 32. P A V G =   I L W U 2 ×   R BY PA SS

RBYPASS 平均功率耗散计算结果为 0.04W。

以下公式可计算旁路电阻器中的峰值功率耗散：

方程式 33. P P E A K =   V B A T T _ M A X 2 R BY PA SS

RBYPASS 的峰值功率耗散计算结果为约 256W。短路进入 LPM 时上电的峰值功率耗散时间可以通过电气特性表中的 t(LPM_SC) 参数 (5μs) 推导出来。

根据 PPEAK 和 t(LPM_SC)，应使用 1Ω、1%、3/4W CRCW12101R00FKEAHP 电阻，以支持大于 t(LPM_SC) 时间的平均功率耗散和峰值功率耗散。TI 建议设计人员与电阻制造商分享旁路电阻器的整个功率耗散曲线并获取他们的建议。

可根据以下公式计算旁路路径中的峰值短路电流：

方程式 34. I P E A K _ B Y P A S S =   V B A T T _ M A X R BY PA SS

根据方程式 31 中选择的 RBYPASS，计算出 IPEAK_BYPASS 为 16A。TI 建议设计人员确保旁路路径 (Q3) 的工作点（VBATT_MAX、IPEAK_BYPASS）处于 SOA 曲线内的时间大于 t(LPM_SC)。

浪涌电流编程，Rg 和 Cg 选择

请使用以下公式来计算 IINRUSH：

方程式 35. I I N R U S H =   C L O A D ×   V B A T T_MAX T c h a r g e

在方程式 35 中计算的 IINRUSH 应该始终小于低功耗模式下的短路唤醒电流 (ILPM_SC)，后者可使用以下公式计算：

方程式 36. I L P M _ S C =   2   V R BY P ASS

对于 1Ω RBYPASS，ILPM_SC 计算结果为 2A，该值小于 IINRUSH。

使用以下公式，可根据方程式 35 中计算出的 IINRUSH 计算所需的 Cg。

方程式 37. Cg = CLOAD × I(G)IINRUSH

其中，I(G) 为 100µA（典型值）

若要将 IINRUSH 设置为 1.6A，则 Cg 值计算结果为约 50nF。

串联电阻 Rg 必须与 Cg 一起用于限制关断期间来自 Cg 的放电电流。

选择的 Rg 值为 100Ω，Cg 为 68nF。