可扩展电流共享电熔丝解决方案

作者:Jason Bone

在典型的热插拔或电熔丝应用中,选择 MOSFET 时需非常小心,要确保在软启动(SS)开启时 MOSFET 不会超过器件的安全工作区(SOA)。即使并联了多个 MOSFET,软启动也会引起大量热应力。

通常,当在热插拔和电熔丝应用中使用分立式 MOSFET 时,会假设只有一个 MOSFET 会传导整个软启动电流。这是由于每个 MOSFET 的栅极阈值电压存在多样性。因此,即使并联了多个 MOSFET,所有的功率损耗也只会发生在一个器件里。那么就需要加大 MOSFET 的额定值和封装尺寸,从而也会增加PCB的使用面积。对于典型热插拔/电熔丝应用,需要精密的电流采样电阻和控制器来提供软启动时序、过温保护和过流保护(OCP)。

MPS MP5921 通过采用简洁可堆叠的构建块,提供了革新性的热插拔/电熔丝应用解决方案。MP5921 内置 MOSFET、电流采样、温度感应、软启动斜坡控制和先进的保护功能。先进的单片工艺的使用让热插拔和电熔丝解决方案更加人性化 (图 1)。

图 1: 热插拔/电熔丝应用部件

MP5921 通过采用领先的单片工艺,在软启动过程中能有效地监控和驱动内部 MOSFET,以确保 MOSFET 在其安全工作区内工作。它还能确保电流精确地流经内部 MOSFET。

因为能够监控流经内部 MOSFET 的电流,并联的多个 MP5921 器件可在软启动条件下有效平衡流经每个器件的电流。这可确保每个器件均等地承载软启动电流,并且没有一个器件承载所有的软启动负载电流。由于并联器件之间的软启动电流得到了平衡,因此极大地降低了 MOSFET 超出其安全工作区的风险,并且热能可以更均匀地分布在PCB上。

图 2  显示了在直流负载软启动期间并联三个 MP5921 器件的电流共享。并联的所有 3 个器件均衡地共享软启动负载电流。

图 2: 并联的 3个 MP5921 

如果各个电流的走线设置在同一个原点上,可以看出它们完全重叠 (图 3)

Fig. 3: Currents with same origin point.

图 3. 使用同一原点的电流

MP5921 可以扩展以支持热插拔和电熔丝解决方案所需的任何电流范围。MP5921 的额定电流为 60 A,采用4 x 5 mm封装,提供了极其密集的热插拔/电子熔断器解决方案。每个 MP5921 都内置了保护功能,可监控损坏的MOSFET,内部 MOSFET 的过温情况,软启动监控器定时器和过流保护。

MP5921 还内置了短路保护(SCP)功能,短路时能在 200 ns 内禁用内部 MOSFET。这种快速禁用功能可以防止 PCB 板上输出短路位置电流大量堆积。

MP5921 为小尺寸设计提供了可靠又简单易用的解决方案,并能扩展以满足所有类型的热插拔/电熔丝应用的设计要求。

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