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基于TPS25990的高性能电子保险丝设计与应用

科技观察员 ? 2025-08-20 10:35 ? 次阅读
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Texas Instruments TPS25990具有PMBus?数字遥测功能的0.79mΩ、60A电子保险丝是一套集成式大电流电路保护/电源管理解决方案,采用4.5mm x 5mm、间距为0.6mm的小型封装。TPS25990只需很少的外部元件即可提供多种保护模式,能够非常有效地抵御过载、短路和过多浪涌电流。集成的PMBus?接口允许主机控制器实时监测、控制和配置系统。Texas Instruments TPS25990电子保险丝可用作独立电子保险丝,也可作为并联电子保险丝配置中的主控制器进行连接,以支持更高的电流。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS25990具有PMBus?数字遥测功能的60A电子保险丝数据手册.pdf

特性

  • 输入工作电压范围:2.9V至16V
    • 输入端的绝对最大值为20V
    • 输出端可耐受高达-1V的负电压
  • 集成低导通电阻FET:0.79mΩ(典型值),额定电流为50ARMS60A峰值电流
  • 可用作独立电子保险丝或在并联配置中用作主控制器
    • 支持多个电子保险丝并行连接,从而支持更高的电流
    • 启动和稳态期间的主动器件状态同步和负载共享
  • 用于遥测、控制、配置和调试的PMBus接口
    • P IN ~ / E IN / VIN~ / VOUT / I IN /温度/故障监控
    • 使用单个命令进行下电上电
    • 片上非易失性配置存储器
    • 外部EEPROM上的黑盒故障记录
  • 强大的过流保护
    • 编程过流阈值(I OCP ) :7A至50A,精度为±5%
    • 稳态期间的断路器响应,具有可编程瞬态消隐计时器 (OC_TIMER),可支持峰值负载电流
    • 启动期间的有效电流限制 (I LIM )
  • 可靠的短路保护
    • 快速跳变响应(280ns)
    • 可编程阈值和固定阈值
    • 不受电源线路瞬变影响,无干扰性跳变
  • 可编程过热保护 (OTP),确保FET SOA:8W√S
  • 集成式FET运行状况监测和报告
  • 精确的模拟负载电流监控 (IMON)
    • 误差:<2.1%
    • 模拟带宽:>500kHz
  • 快速过压保护
  • 可编程输出转换率控制 (dVdt)
  • 可编程插入延迟计时器
  • 可编程欠压闭锁 (UVLO)
  • 模拟芯片温度监测器输出 (TEMP)
  • 4个可配置通用I/O引脚
  • 4.5mm x 5mm、0.6mm间距QFN封装,电源引脚和GND引脚之间的间隙为29mil
  • 工作温度范围:-40°C至+125°C
  • 无铅

示意图

1.png

基于TPS25990的高性能电子保险丝设计与应用

一、产品概述

TPS25990是德州仪器(TI)推出的一款具有PMBus数字接口的高性能电子保险丝(eFuse)解决方案,专为现代数据中心和网络设备设计。这款2.9V至16V工作电压范围的器件集成了0.79mΩ超低导通电阻的MOSFET,可支持高达60A的峰值电流。其核心优势在于将传统电路保护功能与先进的数字监控能力相结合,通过PMBus接口实现全面的系统可视化和精确控制。

二、关键特性与技术亮点

1. 高性能保护功能

  • ?宽输入电压范围?:2.9V至16V工作范围,耐受20V绝对最大值
  • ?超低导通阻抗?:典型值仅0.79mΩ(25℃时),最大1.4mΩ(-40至125℃全温度范围)
  • ?大电流能力?:支持50A RMS和60A峰值电流
  • ?多重保护机制?:
    • 可编程过流保护(7A至50A,±5%精度)
    • 280ns快速短路响应
    • 输入过压/欠压保护
    • 可编程热关断(OTP)

2. 先进的数字监控

  • ?PMBus数字遥测?:
    • 实时监控PIN/EIN/VIN/VOUT/IIN/温度/故障状态
    • 单命令电源循环控制
    • 非易失性配置存储
  • ?黑盒故障记录?:
    • 支持多事件记录带时间戳
    • 可存储至外部EEPROM
  • ?高精度模拟监测?:
    • 负载电流监测(±2%精度,>500kHz带宽)
    • 温度监测输出

3. 灵活的系统集成

  • ?可堆叠架构?:支持多器件并联实现更高电流
  • ?主动同步?:启动和稳态期间的负载均衡
  • ?可编程特性?:
    • 输出压摆率控制(dV/dt)
    • 插入延迟定时器
    • 欠压锁定(UVLO)

三、典型应用场景

  1. ?服务器与高性能计算?:为CPU/GPU供电提供精确的电流监控和保护
  2. ?网络接口卡?:防止热插拔过程中的浪涌电流
  3. ?数据中心交换机?:实现电源路径的智能管理
  4. ?硬件加速卡?:提供可靠的过流保护
  5. ?风扇托盘?:支持热插拔操作

四、设计实例:12V/4kW电源路径保护

典型应用电路包含:

  • 输入电容:低ESR陶瓷电容阵列
  • dV/dt控制:33nF电容实现1.34V/ms压摆率
  • 电流监测:1.1kΩ电阻设置50A保护阈值
  • PMBus接口:3.3V电平转换电路

性能表现:

  • 启动时间:9.53ms(COUT=18mF)
  • 短路响应:<300ns
  • 稳态效率:>99%(满载时)
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