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ZHCSTG6B July 2023 – April 2025 TPS25984

PRODUCTION DATA

7.3.4.2 稳定状态过流保护（断路器）

TPS25984x 通过在用户可调节的瞬态故障消隐间隔后执行断路器操作来应对稳定状态期间的输出过流情况。此操作使该器件能够在用户定义的短时间间隔内支持更高的峰值电流，同时还可确保在出现持续输出故障的情况下提供强大的保护。

该器件会不断检测输出负载电流，并在 IMON 引脚上提供与负载电流成比例的模拟电流输出 (I_IMON)，进而根据方程式 4 在 IMON 引脚电阻器 (R_IMON) 两端产生成比例的电压 (V_IMON)。

方程式 4.

V_{I M O N} = I_{O U T} \times G_{I M O N} \times R_{I M O N}

其中 G_IMON 是电流监测器增益 (I_IMON: I_OUT)

通过将此电压与 IREF 引脚上作为基准的电压进行比较来检测过流情况。可以通过两种方式控制基准电压 (V_IREF)，从而相应地设置过流保护阈值 (I_OCP)。

在独立或主工作模式下，内部电流源与外部 IREF 引脚电阻器 (R_IREF) 相互作用以产生基准电压。也可以通过外部低阻抗基准电压源驱动 IREF 引脚，如方程式 5 所示。
方程式 5. $V_{I R E F} = I_{I R E F} \times R_{I R E F}$
在主器件和辅助器件并联的配置中，主电子保险丝或控制器驱动 IREF 引脚上的电压，为链中的所有辅助器件提供外部基准 (V_IREF)。

稳定状态期间的过流保护阈值 (I_OCP) 可以使用方程式 6 计算得出。

方程式 6.

I_{O C P} = \frac{V_{I R E F}}{G_{I M O N} \times R_{I M O N}}

注：

将 V_IREF 保持在建议的电压范围内，以确保过流检测电路正常工作。

TI 建议在 IREF 引脚和 GND 之间添加一个 150pF 电容器，以增强防噪性能。

检测到过流情况后（即负载电流超过可编程过流限制阈值 (I_OCP)，但仍低于短路阈值 (2 × I_OCP)，器件开始使用内部 2μA 下拉电流使 ITIMER 引脚电容器放电。如果在 ITIMER 电容器放电 ΔV_ITIMER 之前，负载电流降至电流限制阈值以下，则通过在内部将 ITIMER 上拉至 V_INT 来重置 ITIMER，并且不会启动断路器操作。此操作允许短过载瞬态脉冲通过器件而不会使断路器跳闸。如果过流情况仍然存在，ITIMER 电容器将继续放电，并且在下降 ΔV_ITIMER 之后，断路器操作会立即关断 FET。同时，ITIMER 电容器再次充电至 V_INT，以便在下一次过流事件之前处于默认状态。此操作可确保为每个过流事件提供完整的消隐计时器间隔。可使用方程式 24 来计算所需过流阈值对应的 R_IMON 值。

方程式 7.

R_{I M O N} = \frac{V_{I R E F}}{G_{I M O N} \times I_{O C P}}

允许瞬态的持续时间可以通过在 ITIMER 引脚与接地之间使用适当的电容值来调整。瞬态过流消隐间隔可使用方程式 8 计算得出。

方程式 8.

t_{I T I M E R} (m s) = \frac{C_{I T I M E R} (n F) \times {∆ V}_{I T I M E R} (V)}{I_{I T I M E R} (μ A)}

注：

使 ITIMER 引脚保持开路可让器件以尽可能小的延迟断开电路。不过，引脚保持开路会使断路器响应对噪声极其敏感，并可能会导致在负载瞬变期间误跳闸。
将 ITIMER 引脚短接至地可使过流响应延迟最小（类似于 ITIMER 引脚开路情况），但会增加静态电流，不建议采用这种工作模式。
增大 ITIMER 电容值会延长过流消隐间隔。不过，它还会延长 ITIMER 电容器在下一次过流事件之前充电至 V_INT 所需的时间。如果下一个过流事件在 ITIMER 电容器完全充电之前发生，则放电至 VITIMER 阈值所需的时间更短，因此提供比预期更短的消隐间隔。

图 7-4 展示了 TPS25984x 电子保险丝的过流响应。器件因断路器故障而关断后，会保持闭锁状态（TPS259840 型号）或在固定的延迟时间后自动重启（TPS259841 型号）。

图 7-4 稳定状态过流（断路器）响应