ZHCSSE1 数据表 | 德州仪器 TI.com.cn

ZHCSSE1A September 2024 – December 2024 TPS1214-Q1

PRODUCTION DATA

8.3.2.1 使用低功耗旁路 FET（G 驱动器）为负载电容器充电

在需要在主路径中并联多个 FET 的大电流应用中，不建议对主 FET 进行栅极压摆率控制，因为 FET 之间的浪涌电流分布不均会导致 FET 尺寸过大。

TPS1214-Q1 集成有预充电栅极驱动器 (G)，具有专用控制输入 (LPM) 以及位于 CS2+ 和 CS2– 引脚之间的旁路比较器。此特性可用于驱动独立的低功耗旁路 FET，并对容性负载进行预充电，同时限制浪涌电流。图 8-4 显示了采用 TPS1214-Q1 的低功耗旁路 FET 实施方案，用于为容性负载充电。外部电容器 C_g 可降低栅极导通压摆率并控制浪涌电流。

TPS1214-Q1 使用低功耗旁路 FET 栅极 (G) 压摆率控制的电容器充电

图 8-4 使用低功耗旁路 FET 栅极 (G) 压摆率控制的电容器充电

在上电过程中，当 EN/UVLO 被拉至高电平且 LPM 被拉至低电平时，器件会使用 100µA 拉电流将 G 拉至高电平以导通旁路 FET（G 驱动器），而主路径 FET (GATE) 则保持关断状态。

在该低功耗模式 (LPM) 下，TPS1214-Q1 会检测 CS2+ 和 CS2– 引脚之间的电压，以及旁路 FET 的 VGS（G 至 SRC）。CS2+ 和 CS2– 之间的电压最初会与 V_{(LPM_SCP)} 阈值（典型值 2V）进行比较，以检测上电进入短路故障事件，直到达到 V_{(G_GOOD)} 阈值为止。

在达到 V_{(G_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。使用该方案时，电容器充电电流 (I_INRUSH) 可以设置为高于负载唤醒阈值 (I_LWU)，还可以可靠地检测上电进入短路事件，如下面的时序图所示：

图 8-5 使用旁路路径的大容量电容器充电时序图

设置负载唤醒触发器阈值：

在正常运行期间，串联电阻 R_BYPASS 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。

可使用以下公式选择 RBYPASS：

方程式 2.

R_{B Y P A S S} = \frac{V_{(L W U)}}{I_{L W U}}

设置 INRUSH 电流：

使用方程式 6 可计算 I_INRUSH：

方程式 3.

I_{I N R U S H} = C_{L O A D} \times \frac{V_{B A T T}}{T_{c h a r g e}}

其中，

C_LOAD 是负载电容。

V_BATT 是输入电压，T_charge 是充电时间。

I_INRUSH 应该始终小于低功耗模式下的短路唤醒电流 (I_{LPM_SC})，后者可使用以下公式计算：

方程式 4.

I_{L P M_S C} = \frac{V_{(L P M_S C P)}}{R_{B Y P A S S}}

使用方程式 5 可计算所需的 C_g 值。

方程式 5.

C_{g} = \frac{C_{L O A D} \times I_{(G)}}{I_{I N R U S H}}

其中，

I_(G) 为 100µA（典型值）。

串联电阻 R_g 必须与 C_g 一起用于限制关断期间来自 C_g 的放电电流。Rg 的建议值介于 220Ω 和 470Ω 之间。

对输出电容器充电后，可以控制主 FET（GATE 驱动器），还可以从外部将 LPM 驱动为高电平以关断旁路 FET（G 驱动器）。此时，可以将 INP 驱动为高电平来导通主 FET（G 驱动器）。

图 8-6 显示了在大电流应用中使用低功耗旁路路径为大型输出电容器充电的应用电路。

TPS1214-Q1 使用低功耗旁路 FET (Q3) 和串联电阻 (RBYPASS) 的容性负载驱动 TPS1214-Q1 应用电路

图 8-6 使用低功耗旁路 FET (Q3) 和串联电阻 (RBYPASS) 的容性负载驱动 TPS1214-Q1 应用电路