用負載開關減少湧入電流
發布時間:2021-01-03 責任編輯:wenwei
【導讀】在zai大da多duo數shu係xi統tong中zhong,為wei了le確que保bao電dian源yuan軌gui電dian壓ya不bu會hui出chu現xian壓ya降jiang,電dian容rong器qi遍bian布bu於yu整zheng個ge設she計ji中zhong。當dang電dian源yuan剛gang剛gang被bei施shi加jia到dao係xi統tong中zhong時shi,為wei這zhe些xie電dian容rong器qi充chong電dian會hui導dao致zhi一yi個ge湧yong入ru電dian流liu,如ru果guo不bu加jia以yi處chu理li的de話hua,這zhe個ge電dian流liu會hui造zao成cheng數shu個ge係xi統tong問wen題ti。
圖1顯示的是一個使用一個電源—DC/DC,低壓降 (LDO) 穩壓器,或者外部電源—為一個下遊負載供電的係統示例。

圖1:典型配電電路
係(xi)統(tong)啟(qi)動(dong)時(shi),電(dian)源(yuan)將(jiang)上(shang)升(sheng)到(dao)經(jing)穩(wen)壓(ya)電(dian)壓(ya)。隨(sui)著(zhe)電(dian)壓(ya)增(zeng)加(jia),一(yi)股(gu)湧(yong)入(ru)電(dian)流(liu)進(jin)入(ru)未(wei)被(bei)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)。當(dang)電(dian)容(rong)負(fu)載(zai)被(bei)切(qie)換(huan)到(dao)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)軌(gui),並(bing)且(qie)必(bi)須(xu)被(bei)充(chong)電(dian)至(zhi)那(na)個(ge)電(dian)壓(ya)電(dian)平(ping)時(shi),也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)湧(yong)入(ru)電(dian)流(liu)。進(jin)入(ru)這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)湧(yong)入(ru)電(dian)流(liu)的(de)數(shu)量(liang)由(you)電(dian)壓(ya)斜(xie)升(sheng)的(de)斜(xie)率(lv)決(jue)定(ding),由(you)方(fang)程(cheng)式(shi)1表示:
(1)在這裏,IINRUSH 表示由電容所導致的湧入電流的數量,C代表總電容值,dV是斜升期間電壓的變化量,而dt是電壓斜升時的上升時間。
湧入電流帶來的問題
主(zhu)要(yao)有(you)兩(liang)個(ge)與(yu)湧(yong)入(ru)電(dian)流(liu)相(xiang)關(guan)的(de)顧(gu)慮(lv)。第(di)一(yi)個(ge)顧(gu)慮(lv)就(jiu)是(shi)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)跡(ji)線(xian)和(he)組(zu)件(jian)的(de)絕(jue)對(dui)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)額(e)定(ding)值(zhi)。全(quan)部(bu)接(jie)頭(tou)和(he)端(duan)子(zi)塊(kuai)都(dou)具(ju)有(you)特(te)定(ding)的(de)電(dian)流(liu)額(e)定(ding)值(zhi),如(ru)果(guo)超(chao)過(guo)了(le)這(zhe)些(xie)額(e)定(ding)值(zhi)的(de)話(hua),會(hui)損(sun)壞(huai)這(zhe)些(xie)部(bu)件(jian)。相(xiang)似(si)的(de),在(zai)進(jin)行(xing)PCB跡線設計時,都要將特定的電流承載能力考慮在內,而這些PCB跡線也存在被損壞的風險。
不過,在針對較大湧入電流峰值進行設計時,將會導致較厚的PCB跡線和更加耐用的接頭,而這會增加總體設計的尺寸和成本。隨著湧入電流的減少,你可以優化這些跡線和接頭,以實現更小巧、價格更低的設計。
diergedanxinjiushidangdianrongfuzaijietongzhiyijingwendingdedianyaguishihuichuxianwenti。ruguozhegedianyuanbunengchuliweizhegedianrongqizhongxiansuoxuyaodeyongrudianliushuliang,namezhegedianyaguishangdedianyajiangbeixiala。tu2顯示了這一運行方式。

圖2:由湧入電流所導致的電源暫降
該如何設計來應對湧入電流:TPS22965應用
你可以通過增加負載電容的電壓上升時間,並且減慢電容器的充電率來減少湧入電流。所有TI負載開關(TPS229xx產品)均特有一個受控輸出轉換率來減輕湧入電流。圖3顯示的是針對一個負載開關的常見應用電路。

圖3:常見負載開關應用電路
圖4顯示的是一個5V電源,其電壓被一個降壓轉換器降低至1.8V。在這個1.8V電壓軌加電時,在這個係統中施加了一個100µF的電容值。

圖4:沒有轉換率控製時的係統方框圖
在沒有受控上升時間時,這個開關不提供任何的湧入電流管理;圖5中顯示了其結果。

圖5:沒有轉換率控製時的湧入電流和壓降
圖6顯示的是同一個係統,不過其中的TPS22965負載開關(具有受控上升時間)控製電容負載。圖7顯示的是對應的波形。

圖6:具有TPS22965的係統方框圖

圖7:在進行轉換率控製時的湧入電流和壓降
受控上升時間防止了電源電壓的壓降,並且將湧入電流減少到可以管理的範圍內。
較大的電容值會導致湧入電流,從而造成器件損壞、係統不穩定或有害的運行方式。對於湧入電流的管理來說,TI負載開關的使用是一個既小巧又省錢的解決方案。
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