ZHCSTG6B July   2023  – April 2025 TPS25984

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 说明（续）
  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 逻辑接口
    7. 6.7 时序要求
    8. 6.8 开关特性
    9. 6.9 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  欠压保护
      2. 7.3.2  插入延迟
      3. 7.3.3  过压保护
      4. 7.3.4  浪涌电流、过流和短路保护
        1. 7.3.4.1 压摆率 (dVdt) 和浪涌电流控制
          1. 7.3.4.1.1 启动超时
        2. 7.3.4.2 稳定状态过流保护（断路器）
        3. 7.3.4.3 启动期间的工作电流限制
        4. 7.3.4.4 短路保护
      5. 7.3.5  模拟负载电流监测器 (IMON)
      6. 7.3.6  模式选择 (MODE)
      7. 7.3.7  并联器件同步 (SWEN)
      8. 7.3.8  堆叠多个电子保险丝以使可扩展性不受限制
        1. 7.3.8.1 启动期间的电流平衡
      9. 7.3.9  模拟结温监测器 (TEMP)
      10. 7.3.10 过热保护
      11. 7.3.11 故障响应和指示 (FLT)
      12. 7.3.12 电源正常状态指示 (PG)
      13. 7.3.13 输出放电
      14. 7.3.14 FET 运行状况监测
      15. 7.3.15 单点故障缓解
        1. 7.3.15.1 IMON 引脚单点故障
        2. 7.3.15.2 ILIM 引脚单点故障
        3. 7.3.15.3 IREF 引脚单点故障
        4. 7.3.15.4 ITIMER 引脚单点故障
    4. 7.4 器件功能模式
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 单器件独立运行
      2. 8.1.2 多个器件，并行连接
      3. 8.1.3 多个电子保险丝，与 PMBus 并行连接
      4. 8.1.4 采用外部微控制器的数字遥测
    2. 8.2 典型应用：数据中心服务器中的 12V、3.3kW 电源路径保护
      1. 8.2.1 应用
      2. 8.2.2 设计要求
      3. 8.2.3 详细设计过程
      4. 8.2.4 应用曲线
    3. 8.3 最佳设计实践
    4. 8.4 电源相关建议
      1. 8.4.1 瞬态保护
      2. 8.4.2 输出短路测量
    5. 8.5 布局
      1. 8.5.1 布局指南
      2. 8.5.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 支持资源
    3. 9.3 商标
    4. 9.4 静电放电警告
    5. 9.5 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

8.1.3 多个电子保险丝，与 PMBus 并行连接

如果应用需要更高电流输入保护以及用于遥测、控制和可配置性的数字接口，则可以使用与 TPS25990x 并联的一个或多个 TPS25984x 器件，如 图 8-3 所示。

TPS25984 TPS25990x 与 TPS25984x 并联连接，通过 PMBus 提供更高电流支持 图 8-3 TPS25990x 与 TPS25984x 并联连接，通过 PMBus® 提供更高电流支持

TPS25990x 是具有 PMBus® 遥测接口的 60A 集成电子保险丝。

在此配置中，TPS25990x 担任主器件，控制链中指定为辅助器件的其他 TPS25984x 器件。此配置通过按如下方式连接主器件来实现：

  1. 通过 R-C 滤波器将 VDD 连接至 IN。
  2. 通过电容器将 DVDT 连接至 GND。
  3. 通过电容器将 IREF 连接至 GND。
  4. 通过电阻器将 IMON 连接至 GND。
  5. 通过电阻器将 ILIM 连接至 GND。

将 SWEN 上拉至 3.3V 到 5V 备用轨。此轨必须独立于电子保险丝的开/关状态进行供电。

必须按以下方式连接辅助器件：

  1. 通过 R-C 滤波器将 VDD 连接至 IN。
  2. 将 MODE 引脚连接至 GND。
  3. ITIMER 引脚保持开路。
  4. 通过电阻器将 ILIM 连接至 GND。

必须将所有器件的以下引脚连接在一起：

  1. IN
  2. OUT
  3. EN/UVLO
  4. DVDT
  5. SWEN
  6. PG
  7. IMON
  8. IREF
  9. TEMP
注： PG 引脚必须根据建议运行条件表上拉至适当的电源电压。

在此配置中，所有器件同时上电和启用。

  • TPS25990x 监控 VIN、VOUT、IMON 和 TEMP 组合，并通过 PMBus® 遥测接口进行报告。
  • 默认情况下，所有器件的 OVLO 阈值均设置为最大值。对于 TPS25984x 器件，OV 阈值在硬件中是固定值，无法更改。通过对 VIN_OV_FLT 寄存器进行 PMBus® 写入，可以降低 TPS25990x OV 阈值。在这种情况下，TPS25990x 在 OV 条件下使用 SWEN 引脚关闭 TPS25984x 器件。
  • 所有器件的 UVLO 阈值均由 EN/UVLO 引脚上从 IN 到 GND 的外部电阻分压器设置。通过对 VIN_UV_FLT 寄存器进行 PMBus® 写入，可以更改 TPS25990x UV 阈值。在这种情况下，TPS25990x 在 UV 条件下使用 SWEN 引脚关闭 TPS25984x 器件。
  • 在浪涌期间，所有器件的输出均基于 DVDT 电容器一起斜升。但是，TPS25990x DVDT 源电流可以通过 PMBus® 进行配置，以更改整个链的浪涌行为。TPS25990x 控制整个链的 DVDT 斜升速率，辅助器件只需遵循斜升速率即可。
  • TPS25990x 通过使用内部 DAC 设置 VIREF 阈值电压，从而控制并行链的整体过流阈值。VIREF 电压可以通过 PMBus® 进行编程，从而更改过流阈值。
  • TPS25990x 通过对 OC_TIMER 寄存器进行 PMBus® 写入，控制整个系统的瞬态过流消隐间隔 (tOC_TIMER)。数字计时器到期后，TPS25990x 会拉低 SWEN 引脚以向所有器件发出同时断开电的信号。
  • 系统电源正常 (PG) 指示是所有单独器件 PG 指示的组合。所有器件将其各自的 PG 引脚保持低电平，直到电源 FET 完全导通。所有器件达到稳定状态后，会释放各自的 PG 引脚下拉，并且整个链的 PG 信号被置为高电平。TPS25984x 辅助器件仅在启动期间控制系统 PG 置位。处于稳定状态后，只有 TPS25990x 可根据 VOUT_PGTH 寄存器设置控制 PG 的取消置位。
  • 整个系统的故障指示 (FLT) 由 TPS25990x 提供。但是，每个辅助器件也会独立将 FLT 置为有效。

上电：上电或启用后，所有电子保险丝器件最初都将 SWEN 保持在低电平，直到内部块正确偏置和初始化为止。之后，每个器件都会释放 SWEN。在所有器件释放 SWEN 后，组合的 SWEN 变为高电平，并且这些器件已准备好同时导通各自的 FET。

浪涌：在浪涌期间，由于 DVDT 引脚一起连接到单个 DVDT 电容器，因此所有器件以相同的压摆率 (SR) 启用输出。根据 方程式 22 和 方程式 23 选择公共的 DVDT 电容器 (CDVDT)。

方程式 22. S R   V m s = I I N R U S H   ( m A ) C O U T   µ F
方程式 23. C d V d t   p F = 42000   ×   k S R   V m s

有关更多详细信息，请参阅 TPS25990x。

内部平衡电路可确保所有器件在启动期间均衡负载电流。此操作可防止某些器件导通速度比其他器件更快并且与其他器件相比承受更大热应力的情况。这可能会导致并联链过早关闭或部分关闭，甚至导致造成器件 SOA 损坏。电流平衡方案可确保链的浪涌能力根据并联连接的器件数量而扩缩，从而保证在启动期间以更大的输出电容或更高的负载成功启动。在启动期间，所有器件将各自的 PG 信号保持为低电平。输出完全斜升并达到稳定状态后，每个器件都会释放 PG 下拉。由于所有器件的 DVDT 引脚连接在一起，因此所有器件的内部栅极高电平检测同步进行。器件之间可能存在某种阈值或时序不匹配，从而导致以交错方式将 PG 置为有效。不过，由于所有器件的 PG 引脚连接在一起，只有在所有器件都释放 PG 下拉之后，组合的 PG 信号才会变为高电平。这会向下游负载发出信号，表明可以获取电源。

稳定状态：在稳定状态期间，所有器件都使用主动均流机制几乎平均分摊电流，该机制会主动调节各自器件 RRDSON，以在并联链中的所有器件之间均匀分配电流。PG 置为有效后，仅由 TPS25990x 根据 VOUT_PGTH 寄存器设置来控制取消置位。

稳定状态期间的过流：并联链的断路器阈值基于系统总电流，而不是基于流过各个器件的电流。为此，将所有器件的 IMON 引脚一起连接到一个连接到 GND 的电阻器 (RIMON)。同样，所有器件的 IREF 引脚连接在一起，TPS25990x 使用内部可编程 DAC (VIREF)，为所有器件中的过流保护模块生成公共基准。此操作有助于尽可能地减小 IIREF 差异对器件之间过流阈值的整体不匹配的影响。

在这种情况下，请根据 方程式 24 选择 RIMON：

方程式 24. R I M O N = V I R E F G I M O N × I O C P ( T O T A L )

每个器件的启动电流限制和有源电流均流阈值可使用 ILIM 引脚独立设置。必须根据 方程式 25 选择各个电子保险丝的 RILIM 值：

方程式 25. R I L I M = 1.1   × N   ×   R I M O N 3

其中 N = 并联链中的器件数 (1 × TPS25990x + (N - 1) × TPS25984x)

其他不同的情况：IREF 引脚可通过外部精密电压基准驱动。

在过流事件期间，同时触发所有器件的过流检测。这进而触发 TPS25990x 中的过流消隐计时器 (OC_TIMER)。TPS25990x 使用 OC_TIMER 到期事件作为触发器来将所有器件的 SWEN 拉至低电平，从而同时针对整个链路启动断路器操作。此机制可确保器件之间电流分布、过流阈值和 OC_TIMER 间隔的不匹配，不会降低整个并联链的断路器阈值或过流消隐间隔的精度。不过，辅助器件也会维持其备用过流计时器，并且当主器件未能在特定的时间间隔内关断整个链时触发关断整个链。

严重过流（短路）：如果输出端存在严重故障（例如，通过低阻抗路径短接到地），电流会快速累积到很高的值并在每个器件中触发快速跳变响应。器件使用两个阈值来实现快速跳变保护：用户可调节阈值（稳定状态下：ISFT = 2 × IOCP；浪涌期间：ISFT = 1.5 × ILIM）和固定阈值（IFFT 仅在稳定状态下使用）。在快速跳变之后，TPS25990x 依靠 DEVICE_CONFIG 寄存器中的 SC_RETRY 配置位设置，来确定整个链是进入闩锁故障，还是以电流限制方式重新启动来执行快速恢复。若进入闩锁故障，器件将保持闩锁状态，直到器件下电上电或重新启用，或者触发基于 RETRY_CONFIG 寄存器设置的延迟自动重试。