摘要
TPS2393A集成电路是一款专为-48V体系优化的热插拔操控器。TPS2393A广泛用于许多运用中，它具有如下强壮功用：
l 广泛的输入电源规模
l 可编程电流约束
l UV/OV维护
l 刺进检测
l 电源正常指示
l 告警
TPS2393A具有负载电流转化速率操控功用，可对浪涌负载的电流进行办理，并一起具有峰值电流约束功用。正常状况下，实践额外负载电流一直小于安全余量电流约束阈值。可是，在一些状况下，运用需求让更大的额外电流进入负载。这种状况会对用于操控运用浪涌电流的FET发生很大的应力（例如，一个10A额外电流下要求-48V的体系）。初始敞开时，假如电流被约束为10A（开端可能为480W），则FET的VDS为48V。当然，跟着VDS下降，功率也下降。这让这种运用的FET挑选成为一个十分大的难题。
本文为您介绍一种处理这个问题的简略且高效的办法，一种扩展TPS2393A运用规模的简略办法。
导言
TPS2393A是一款全功用型-48V热插拔电源办理IC。与最盛行的热插拔操控器相同，TPS2393A运用一个外部N通道功率FET和一个低值电流检测电阻器来操控负载上电，然后起到受控电流的效果。图1为该电路的结构图。参阅电压用于线性电源放大器（LCA）的非反相输入。负载巨细信息被传输至反相输入，作为检测电阻器RSNS的压降。LCA对旁路FET栅极进行转化，以将负载电流约束至参阅值。VREF参阅值被操控在40mV，如图2所示。因而，在导通期间，负载中的电流被约束在
得到的值。（IMAX为最大负载电流。）
图3显现了典型热插拔示意图。图4为2A电流约束的波形
请注意：
VOUT实践为FET的VDRAIN。T=0时，VDS约为48V；FET敞开时，其挨近0。触点颤抖显现热插拔或许板刺进事情。这是图VDS左边为0（电路板没有电）的原因。刺进后，电压摇摆，然后上升至48V。栅极开端转化，并让电流进入电路板，而在此期间，VDS随IDS增加而下降。
完结大负载热插拔
为了防止违背大负载电流安全作业区（SOA）曲线，有必要在浪涌电流到达某个合理值时约束最大电流电平。
例如，在敞开期间，大容量电容的典型充电电流为2A（40mV/20mohm）；因而，实践负载电流有必要低于2A，如图4上方图所示。但在一些运用中，负载电流能够高得多，规模从5A到50A，如图4下方图所示。当然，这要求检测电阻RSNS的值十分低，以让最大限流进入负载。但是，在这些大电流下，IMAX相同十分高。很难挑选正确的电流约束FET。例如，正常负载电流为10A，RSNS值有必要低于4mohm(40mV/10A)。IMAX还会超出10A。
假定正常负载电流为10A，并考虑到FET的热力上升，咱们应挑选一个正确的Rdson。例如，挑选FDB047N10：Rdson=4.7mOhm；Rθja=62.5℃/W；
假定环境温度为TA=40℃，FET的结温核算如下：
在安稳状况下，热力上升没有问题。别的，咱们有必要检查SOA图，以确认FET是否能够处理在发动时的瞬态功耗。图5显现了FDB047N10的典型最大SOA。
25°C壳温文48V输入条件下，10A安稳电流的运转时刻应短于1mS（拜见图5中赤色虚线），但它能够支撑2A安稳电流约10mS的运转时刻（拜见图5中蓝色虚线）。在另一种办法中，小电流需求更多的时刻来把大容量电容器充电至输入电压。因而，咱们应在可靠性和充电时刻上作出权衡，以挑选一个适宜的电流电平。
别的请记住，FET产品阐明书中的SOA图是根据25°C环境壳温的；而在实践电源体系中，环境壳温会更高，因而咱们有必要考虑下降额外温度。运用手册《运用TPS2490/91的热插拔规划与FET瞬态散热呼应》便是较好的参阅文献。
满意高输出电流热插拔要求的一种简略办法是把LCA电流约束阈值与过流（OC）约束阈值阻隔。但是，它们被整合在TPS2393A中。
仔细阅读产品阐明书，咱们能够发现，当满意下列条件时电源状况杰出指示引脚（/PG）为低电平有用：
l DRAINSNS引脚电压低于电源正常阈值（1.35V）。
l IRAMP引脚电压高于5V。
因而，在LCA电流约束条件和过流状况下，咱们能够运用/PG信号来改动旁路FET的电流电平。图6为简略的示意图。
因为咱们知道ISENS引脚为LCA的负端（操控在40mV），咱们便能够得到如下方程式：
Io能够简化为：
图6中，R1=R2=470K，R3=680ohm，R4=4mohm。所以，发动时，实践负载电流Io≈1.3A。由图5所示SOA曲线（拜见黄色虚线），1.3A安稳负载电流的最大SOA时刻挨近100 mS。
假定总输出电容器CLoad=100µF，最小充电时刻为：
TPS2393A还能够经过IRAMP引脚上的电容器对“浪涌转化速率”进行编程，因而实践充电时刻会更长。负载电容器充电时刻小于最大SOA时刻，所以，FET适合于电流规划。
TPS2393A还包含一个可编程“毛病计时器”，用于维护FET。由前面的剖析，咱们能够把“毛病时刻”设置在3.7mS到100mS规模内。咱们可运用如下方程核算该计时器%&&&&&%器：
图7显现了发动波形，其已在EVM板上完结测验。
当发动进程完结今后，/PG信号变低。流经R2的偏置电流能够忽略不计，最大负载电流会上升至
。
因为R1直接衔接至总线电压，因而偏置电流会随总线电压而改动。假如总线的电压规模较宽，则咱们能够增加一个外部电路，用于向R1供给一个固定参阅电压，这样偏置电流也将被固定。
定论
虽然TPS2393A只需一个相对较低的电流约束阈值，但只需安稳状况下的负载电流高于发动上升期间的充电电流，它仍可适用于更多的运用。本文介绍了一种在不同作业阶段（从上升到安稳）改动电流约束的办法。
参阅文献
1、TI SLUS536C《TPS2393A产品阐明书》
2、《运用TPS2393的-48V ATCA模块热插拔》，作者：Jim Bird，TI SLUA318
3、《全功用-48V热插拔电源办理器（TPS2392和TPS2393）》，作者：Andy Ripanti，TI
4、《运用TPS2490/91的热插拔规划和FET瞬态散热呼应》，作者：Martin Patoka，TI
5、《FDB047N10产品阐明书》，飞兆半导体公司
