多重轉換實(shí)現電流限制

引言
　　在A(yíng)TCA構架中，每個(gè)Carrier Blade設備都包括多達8個(gè)AMC模塊，而這些模塊均需熱插拔保護。載波板為每個(gè)AMC模塊提供了兩個(gè)主要電源：一個(gè)3.3V管理電源以及一個(gè)12V有效負載電源。

　　為幫助設計人員滿(mǎn)足這些要求，TI設計了一款全功能雙插槽AMC控制器TPS2359，以提供支持兩個(gè)AMC模塊所必須的所有保護和監控電路。該控制器全面集成了管理電源浪涌控制、過(guò)流保護以及FET ORing功能。添加兩個(gè)外部電源晶體管可為每一個(gè)有效負載電源通道提供所有這些相同的功能。圖1所示為雙通道AMC應用的簡(jiǎn)化結構圖，兩個(gè)通道由同一個(gè)電源供電。也可使用獨立電源為這兩個(gè)通道供電。

　　該獨特的控制器集成了有效負載電源和管理電源通道的精確的電流限制功能。有效負載電源電流限制的每個(gè)通道使用三個(gè)外部電阻，以滿(mǎn)足8.25A±10% ATCA規范。管理電源電流限制的每個(gè)通道使用一個(gè)外部電阻，以滿(mǎn)足195mA±15%的規范。

　　高精度電流限制

　　圖2所示為該控制器的有效負載電流限制電路的簡(jiǎn)化結構圖。放大器A1通過(guò)檢測電阻器兩端的電壓來(lái)監控負載電流ILOAD。管理電源通道采用類(lèi)似的電路，不同的是集成了電阻器RSENSE和RSET。

　　電流限制電路包括放大器A1和A2。放大器A1使外部電阻器RSET兩端的電壓與外部電阻器RSENSE兩端的電壓相等。流經(jīng)RSET的電流同時(shí)也會(huì )流經(jīng)外部電阻器RSUM，從而在SUMA引腳上生成了一個(gè)如下式所示的電壓：

　　放大器A2會(huì )檢測SUMA引腳上的電壓。只要該電壓保持在675mV以下，放大器就向PASSA提供30µA的電流。當SUMA引腳上的電壓超過(guò)675mV時(shí)，放大器A2開(kāi)始從PASSA吸收電流。導通FET MPASS的柵-源電壓會(huì )不斷下降，直到放大器A2兩個(gè)輸入端上的電壓平衡為止，此時(shí)流經(jīng)該通道的電流為：

　　取RSENSE=5mΩ和RSUM=6810Ω的典型值，則得出：

　　ILIMIT = (0.0198A/W)◊RSET

　　為設置MicroTCA規范所要求的8.25A電流限制，選擇RSET=417Ω。最新的EIA標準1%電阻為422Ω。該電阻使系統可以為一個(gè)80W AMC模塊供電。

　　有效負載和管理通道都有其自己的可編程默認定時(shí)器。只要各自的通道進(jìn)入電流限制，這些定時(shí)器就會(huì )開(kāi)啟。如果一個(gè)通道處于電流限制狀態(tài)時(shí)間過(guò)長(cháng)且默認定時(shí)器超時(shí)，該通道會(huì )將導通的FET關(guān)閉并報告錯誤狀態(tài)。管理通道集成了過(guò)溫關(guān)斷(OTSD)特性。如果內部導通電阻附近的裸片溫度超過(guò)了大約140℃，管理通道保持在電流限制狀態(tài)的時(shí)間足夠長(cháng)，OTSD特性會(huì )發(fā)生跳變。一旦出現這種情況，運行在電流限制狀態(tài)的管理通道就會(huì )關(guān)閉。這一特性避免了故障時(shí)間過(guò)長(cháng)而對內部導通晶體管造成的損壞。

　　電流限制反饋環(huán)路具有特定的響應時(shí)間。諸如短路負載之類(lèi)的嚴重故障要求有快速的響應以避免對導通FET的損壞或電壓軌電壓驟降。TPS2359包括了一個(gè)快速跳變比較器，該比較器會(huì )在這些條件下關(guān)閉該通道(盡管在本文中未談及這一問(wèn)題)。此外，該控制器還支持更多阻斷FET的ORing功能。這一特性可阻斷當輸出-輸入差動(dòng)電壓超過(guò)3mV時(shí)的反向傳導。