利用保证的 SOA 在高电流热插拔应用中实现低导通电阻-基础电子

精品文档-下载后可编辑利用保证的SOA在高电流热插拔应用中实现低导通电阻-基础电子引言在高电流背板应用中要求实现电路板的带电插拔，这就需要兼具低导通电阻(在稳态操作期间)和针对瞬态情况之高安全工作区(SOA)的MOSFET。通常，专为拥有低导通电阻而优化的新式MOSFET并不适合高SOA热插拔应用。LTC4234是一款针对热插拔(HotSwapTM)应用的集成型解决方案，其允许电路板在带电背板上安全地插入和拔出。该器件把一个热插拔控制器、功率MOSFET和电流检测电阻器集成在单个封装中，以满足小型化应用的要求。对MOSFET的安全工作区进行了生产测试，并保证其能承受热插拔应用中的应力。LTC4234的3.3mΩ内部MOSFET和0.7mΩ检测电阻器可支持高达20A的负载电流。在该电流水平下，LTC4234的功率耗散为：PD=I2·R=(20A)2·(3.3mΩ+0.7mΩ)=1.6W对于期望实现较低功率耗散的应用，图1所示的电路增设了一个与LTC4234的内部MOSFET相并联的外部低电阻MOSFET，旨在把功率耗散降至低于：PD=I2·R=(20A)2·((3.3mΩ||0.9mΩ)+0.7mΩ)=0.56W在图1所示的12V应用中，LTC4234的MOSFET处理的是高漏极至源极电压情况，此时SOA是一个主要的关注点。在正常操作期间，当漏极至源极电压较小时，一个LTC4365过压/欠压电源保护控制器将接通M1(其为0.9mΩInfineonBSC009NE2LSMOSFET)以降低总功率耗散，同时实际上消除了对于SOA的担忧。电路运作在该电路中，LTC4365在输入电压低于13.5V和输出电压高于10.5V时接通M1。由于M1的漏极连接至LTC4234的SENSE引脚，因此所有的电流都流过LTC4234的内部0.7mΩ检测电阻器。一旦LTC4234下拉内部MOSFET栅极电压以限制输送至负载的功率，外部MOSFET的栅极也将通过低泄漏二极管D1(BAR18FILM)下拉。二极管D1的用途是使LTC4234的内部MSOFET能够在LTC4365把外部MOSFET保持关断(当VIN13.5V或VOUT10.5V时)的情况下接通，同时仍然允许LTC4234的下拉电路随时将两个MOSFET全部关断。建议采用一个低泄漏二极管，以防止LTC4365的GATE下拉与LTC4234的24AGATE上拉电流发生冲突，特别是在二极管漏电流的高温情况下。

图2中的示波器波形显示了当在输入端加电时的电路运行方式。很明显这是一种“阶段式启动”。首先，LTC4234的内部MOSFET在VIN上出现电源约50ms之后接通，输出电压开始上升。在此期间，当漏极至源极电压很大时，MOSFETSOA是一个令人担忧的问题，MOSFETM1处于断开状态。LTC4365的GATE(M1的GATE)的缓慢上升是LTC4365内部箝位功能电路起作用的结果，该箝位电路负责限制M1的栅极至源极电压以保护MOSFET的栅极氧化层。在启动阶段结束且输出电压差不多等于输入电压之后，LTC4365的GATE上升以接通外部MOSFET。M1起一个“旁路FET”的作用，可减小从输入至输出的电阻。因此，LTC4234的内部3.3mΩMOSFET和外部0.9mΩMOSFET在正常操作期间均得到了强化，从而与单单采用LTC4234相比功率耗散有所减少。结论利用这种方法，我