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电子熔丝在电脑中的应用优势(2)

电子熔丝在电脑中的应用优势(2)

点击数:7834 次   录入时间:03-04 11:56:46   整理:http://www.55dianzi.com   电子技术
电子熔丝的重要特性

1电流感测

电子熔丝与热动作类熔丝(即金属熔丝和聚合物熔丝)的一项重要区别是其基于电流感测电路感测到的峰值电流而动作,其动作速度可为信号增加滤波器来减慢,但通常并不要求这样做。

由于电子熔丝感测并响应瞬态电流,高交流电平的负载应当集成某种程度的滤波。负载有大交流电成分并工作在与其他负载共用的总线时,无论使用的是哪种类型的熔丝器件,加入某种滤波是很好的设计习惯。大峰值电流会与总线及负载的其他杂散阻抗(strayimpedance)交互作用,可能导致其他负载上出现噪声。

2双电流限制

电子熔丝使用SENSEFETTM来开关电源、限制电流及监测输出电流。SENSEFET的优势是仅测量小部分的负载电流。没有SENSEFET,全部负载电流将要流经感测电阻,而这将需要大功率、极低阻抗的电阻。与价格不足1美分的小型片式电阻相比,这些电阻较昂贵。

SENSEFET包含较大及较小的MOSFET,它们位于相同裸片上,漏极、栅极相连。如果源极的电势相同,这些FET将很好地共享电流。在SENSEFET中,测得流经感测单元的电流,而感测电阻的压降保持得越低越好,从而使源极接近相同的电势,并使两个器件的共享比例误差极小。

图1所示为限流所用基本电路的原理图。主FET的漏极至源极有足够的压降时,电路就类似于两个电流源,电流以与两个FET相同的比例共享:本例中是1000:1。

本例中,1A的负载电流将触发限流变压器,并开始启动恒流工作模式。负载电流到达1A时,感测电流将是其1/1000,即1mA。流经50Ω感测电阻的1mA电流将导致电阻出现50mV压降,而这是限流放大器的阈值。这个模式称作短路,因为在短路条件下FET感测到明显的电压降。导通时,器件处于工作模式,因为输出为低电平,而且通常情况下,这器件在为输出电容充电时处于限流状态。
                           
                                       图1 采用SENSEFET感测电流

当输出电容充电完成时,电流急降,限流电路停止控制输出。在这种条件下,FET电压极低,限流电路充当分压器。如果我们还是假设负载电流为1A,那么主FET的压降就为50mV。电流感测放大器的输入就是这电压根据由感测单元(50Ω)和外部感测电阻(50Ω)构成的分压器按比例所分的电压。所有电流变压器上的输入仅有25mV电压,不足以激活放大器,且这器件没有进入限流状态。

图2展示NIS5132的一对曲线。导通较低的曲线时,激活的是短路曲线。一旦电流降低至低于这个电平,FET就完全导通(线性区域),接下来面对的就是过载电平。如果电流达到过载电平,FET的栅驱动将立即减小,而漏极至源极电压将增加,并会将工作模式改为短路电平模式。这器件在过载电平时不能维持稳态工作。

                         
                                    图2 NIS5132的限流曲线

限流电路永远都不会关闭芯片,但只会降低输出电压。如果器件在芯片不能维持功率电平保持足够长的时间段的限流,热限制电路最终将关闭这器件。

使用电子熔丝

计算机总线是这些器件的极佳应用领域。如果总线上的过载会导致连接到总线上的任何负载关闭,分布式电源架构的可靠性就大打折扣。连接电路保护器件会大幅提升这类系统的可靠性。这并非新技术,但在过去,大多数方案采用金属熔丝或聚合物熔丝,并结合或没有合熔丝使用TVS器件。

这些器件的典型应用包括风扇驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器,以及通常从5V或12V总线消耗1A或更大电流的任何电路板。5V及12V电子熔丝都有供货。

它们还可用于热插拨应用。电子熔丝的功能是积极地限流,而非简单地监测电流并在预定的电平关闭电流。热插拨应用的一个例子是需要移除电源或硬盘驱动器并插入热总线的大型高可靠性计算机系统。这些器件限制浪涌电流至低电平,使器件的输入或输出端都不会出现瞬态电压。


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