在大電流熱插拔應(yīng)用中通過有保證的SOA實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻

作者：Dan Eddleman and Gabino Alonso

高電流背板應(yīng)用中的帶電插入和拔除要求 MOSFET 在穩(wěn)態(tài)操作期間具有低導(dǎo)通電阻，在瞬態(tài)條件下具有高安全工作區(qū) （SOA）。通常，針對低導(dǎo)通電阻優(yōu)化的現(xiàn)代MOSFET不適合高SOA熱插拔應(yīng)用。

LTC?4234 是一款用于熱插拔的集成式解決方案?允許從帶電背板上安全插入和拔出電路板的應(yīng)用程序。該器件在單個封裝中集成了熱插拔控制器、功率 MOSFET 和電流檢測電阻器，適用于小尺寸應(yīng)用。MOSFET 安全工作區(qū) （SOA） 經(jīng)過生產(chǎn)測試，可保證承受熱插拔應(yīng)用中的應(yīng)力。

LTC4234 的 3.3mΩ 內(nèi)部 MOSFET 和 0.7mΩ 檢測電阻器支持高達(dá) 20A 的負(fù)載電流。在此電平下，LTC4234 消耗的功率為

PD= I2·R = （20A）2·（3.3mΩ + 0.7mΩ） = 1.6W

對于需要較低功率耗散的應(yīng)用，圖 1 所示電路在 LTC4234 的內(nèi)部 3.3mΩ MOSFET 并聯(lián)時增加了一個外部低電阻 0.9mΩ MOSFET，以將功耗降低至低于

PD= I2·R = （20A）2·（（3.3mΩ || 0.9mΩ） + 0.7mΩ） = 0.56W

圖1.高電流、低導(dǎo)通電阻、12V 熱插拔，具有保證 SOA

在圖 1 所示的 12V 應(yīng)用中，LTC4234 的 MOSFET 可處理高漏源電壓條件，其中 SOA 是主要關(guān)注點(diǎn)。在正常工作期間，當(dāng)漏源電壓較小時，LTC4365 過壓 / 欠壓電源保護(hù)控制器將接通 M1 （一個 0.9mΩ 英飛凌 BSC009NE2LS MOSFET），以降低整體功耗，同時幾乎消除了 SOA 的后顧之憂。

電路操作

在該電路中，當(dāng)輸入電壓小于 13.5V 且輸出電壓大于 10.5V 時，LTC4365 接通 M1。因為 M1 的漏極連接到 LTC4234 的 SENSE 引腳，所以所有電流都通過 LTC4234 的內(nèi)部 0.7mΩ 檢測電阻器。每當(dāng) LTC4234 下拉內(nèi)部 MOSFET 柵極以限制輸送到負(fù)載的功率時，外部 MOSFET 的柵極也會通過低漏電流二極管 D1 （BAR18FILM） 下拉。二極管 D1 的目的是允許 LTC4234 的內(nèi)部 MOSFET 導(dǎo)通，而 LTC4365 則保持外部 MOSFET 的斷體 （當(dāng) V在> 13.5V 或 V外< 10.5V），同時仍允許 LTC4234 的下拉功能隨時關(guān)斷兩個 MOSFET。建議使用一個低漏電流二極管，以防止 LTC4365 的 GATE 下拉功能與 LTC4234 的 24uA GATE 上拉電流相抗衡，尤其是在二極管漏電流最大的高溫條件下。

圖2中的示波器波形顯示了在輸入端通電時的電路行為?！半A段性啟動”是顯而易見的。首先，LTC4234 的內(nèi)部 MOSFET 在電源出現(xiàn)在 V 時約 50ms 后接通在，輸出電壓開始上升。在此期間，當(dāng)漏源電壓較大且 MOSFET SOA 是一個問題時，MOSFET M1 保持關(guān)斷狀態(tài)。LTC4365 的柵極 （M1 的柵極） 的緩慢上升是由于 LTC4365 的內(nèi)部箝位限制了 M1 的柵極至源極電壓以保護(hù) MOSFET 的柵極氧化物。在啟動級完成且輸出電壓幾乎等于輸入電壓之后，LTC4365 的柵極上升以接通外部 MOSFET。M1用作“旁路FET”，降低從輸入到輸出的電阻。因此，LTC4234 的內(nèi)部 3.3mΩ MOSFET 和外部 0.9mΩ MOSFET 在正常工作期間均得到增強(qiáng)，與單獨(dú)的 LTC4234 相比，降低了功耗。

圖2.示波器波形

結(jié)論

使用這種技術(shù)，可以兩全其美。LTC4234 簡化了滿足 SOA 要求的具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，而一個針對低導(dǎo)通電阻但不一定是高 SOA 而優(yōu)化的外部 MOSFET 則降低了 DC 功率耗散。

審核編輯：郭婷