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TPS25985x 80A可堆叠电子保险丝技术解析

科技观察员 ? 2025-09-09 15:30 ? 次阅读
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Texas Instruments TPS25985具有电流监测器的0.59mΩ、80A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,采用小型4.5mm x 5mm封装,脚距为0.6mm。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。集成的快速、准确检测模拟负载电流监测器有助于进行预测性维护,并且先进的动态平台电源管理技术(如Intel PSYS和PROCHOT#)可更大限度地提高系统吞吐量和电源利用率。可以并行连接多个TPS25985器件,以增加高功率系统的总电流容量。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS25985具有电流监测器的80A可堆叠电子保险丝数据手册.pdf

特性

  • 输入工作电压范围:4.5V至16V
    • 绝对最大电压:20V
    • 它在输出端可承受高达-1V负电压
  • 集成FET,具有0.59mΩ(典型值)低导通电阻
  • 额定电流为60A RMS ,峰值电流为80A
  • 支持在启动和稳态期间并联多个电子保险丝,以实现更高电流支持和主动同步器件运行状态/共享负载,从而实现无限扩展
  • 强大的过流保护
    • 可调过流阈值 (IOCP) :10A至60A,精度为±6%(最大值)
    • 在稳态运行期间,断路器通过可调瞬态消隐计时器 (ITIMER) 进行响应,可支持高达2×IOCP的峰值电流
    • 启动期间运行模式下的可调电流限制 (I LIM )
  • 可靠的短路保护
    • 快速跳闸响应 (<200ns) ,用于输出短路事件
    • 可调 (2×IOCP) 和固定阈值
    • 不受电源线路瞬变影响,无干扰性跳变
  • 精确模拟负载电流监控
    • 精度:±1.4%
    • 带宽:>500kHz
  • 快速过压保护(16.6V固定阈值)
  • 可调节输出压摆率控制 (dVdt),实现涌入电流保护
  • 高电平有效使能输入,带可调节欠压锁定 (UVLO)
  • 过热保护 (OTP) 以确保实现FET SOA保护,确保FET SOA:12W√s
  • 集成式FET运行状况监测和报告
  • 模拟芯片温度监测器输出 (TEMP)
  • 专用故障指示引脚 (FLT)
  • 电源良好指示引脚 (PG)
  • 未实现的通用快速比较器
  • 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

功能框图

1.png

TPS25985x 80A可堆叠电子保险丝技术解析

一、产品概述

TPS25985x是德州仪器(TI)推出的一款高集成度电子保险丝(eFuse)解决方案,采用4.5mm×5mm QFN-26封装。该器件支持4.5V至16V工作电压范围,集成0.59mΩ超低导通电阻MOSFET,额定电流高达80A峰值,专为服务器、高性能计算、数据中心交换机和路由器等高功率应用设计。

?核心特性?:

  • ?超高电流能力?:支持60A RMS连续电流和80A峰值电流
  • ?可并联扩展?:支持无限并联扩展,实现更高电流支持
  • ?精准电流监测?:±1.4%精度电流监测,>500kHz带宽
  • ?多重保护机制?:
    • 可调过流保护(10-60A, ±6%精度)
    • <200ns快速短路保护
    • 16.6V固定过压保护
    • 可调浪涌电流控制(dVdt)
  • ?智能热管理?:集成12W√s FET安全工作区保护
  • ?全面诊断功能?:FET健康监测、温度监测、故障指示

二、关键电路设计

1. 并联架构设计

TPS25985x采用创新的并联同步技术:

  • ?主动电流共享?:通过IMON引脚实现各器件间的实时电流均衡
  • ?状态同步?:通过SWEN引脚实现启动/关断时序同步
  • ?热均衡?:TEMP引脚输出最热器件的结温信息

?并联配置要点?:

  • 主设备MODE引脚悬空,从设备MODE接地
  • 所有器件SWEN、IMON、IREF引脚互连
  • RIMON=(VIREF)/(GIMON×IOCP_TOTAL)
  • RILIM=(1.1×N×RIMON)/3 (N为并联数量)

2. 保护电路架构

?四级保护机制?:

  1. ?浪涌控制?:通过DVDT电容调节输出压摆率(9.79V/ms@3.3nF)
  2. ?启动限流?:通过ILIM电阻设置(5.7-52.8A可调)
  3. ?稳态过流保护?:带可调消隐时间(0-16.5ms@22nF)
  4. ?快速短路保护?:固定阈值(99-290A)和可调阈值(2×IOCP)

三、典型应用设计

1. 数据中心12V/3.6kW电源路径保护

?设计参数?:

  • 输入电压:10.8-13.2V
  • 最大负载:300A DC
  • 输出电容:55mF
  • 过流阈值:330A(1.1×满载)

?关键元件选型?:

  • ?并联数量?:5个器件(N=300A/60A)
  • ?DVDT电容?:33nF(实现1.2V/ms压摆率)
  • ?IREF电阻?:40.2kΩ(产生1V参考)
  • ?IMON电阻?:167Ω(设置330A保护阈值)
  • ?ILIM电阻?:300Ω(各器件独立设置)

?PCB布局要点?:

  • 对称布局功率路径
  • 每器件VDD端接10Ω+2.2μF滤波
  • 保持SWEN走线短于15mm
  • 功率地单点连接

2. 保护元件选型

?TVS二极管?:

  • 4×SMDJ12A并联
  • 箝位电压<20V(IN引脚绝对值)

?肖特基二极管?:

  • 3×SBR10U45SP5并联
  • IFSM>660A(2×IOCP)

四、性能参数

1. 电气特性(VIN=12V)

参数条件典型值最大值
导通电阻IOUT=8A, TJ=25℃0.582mΩ0.737mΩ
过流响应时间稳态过流16.5ms-
短路响应时间IOUT>2×IOCP<200ns-
静态电流VEN>VUVLO3.2mA4.7mA

2. 热性能参数

参数
结到环境热阻(RθJA)19.9°C/W
最大结温(TJMAX)125°C
热关闭阈值(TSD)150°C

五、设计注意事项

  1. ?散热设计?:
    • 使用2oz铜厚PCB
    • 每器件添加≥16个φ0.3mm散热过孔
    • 强制风冷下可支持60A连续电流
  2. ?并联注意事项?:
    • 主从器件ILIM电阻需差异配置
    • TEMP引脚并联时需加10kΩ上拉(N>6时)
    • 保持SWEN走线等长(ΔL<5mm)
  3. ?保护设置验证?:
    • 使用22nF ITIMER电容验证16ms消隐时间
    • 实测IMON线性度(误差<±1%@50A)
    • 验证并联均流度(ΔI<10%)
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