LTC4282 是一款可熱插拔的控制器和電路斷路器，提供能量遙測(cè)功能和 EEPROM (圖 3)，憑借創(chuàng)新性雙電流通路特色，滿足了大電流應(yīng)用的需求。該控制器通過控制外部 N 溝道 MOSFET，可平滑地給大容量電容器加電，從而避免出現(xiàn)輸入電源干擾以及電流達(dá)到破壞性水平，因此可確保電源在 2.9V 至 33V 范圍內(nèi)安全接通和斷開。LTC4282 位于通往電路板電源的入口，其準(zhǔn)確度為 0.7% 的 12 位或 16 位 ADC 通過一個(gè) I2C/SMBus 數(shù)字接口報(bào)告電路板電壓、電流、功率和能耗。內(nèi)部 EEPROM 為寄存器設(shè)置和故障記錄數(shù)據(jù)提供非易失性存儲(chǔ)，從而可在開發(fā)過程中及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，加速調(diào)試和故障分析。

圖 3：具功率 / 能量遙測(cè)功能和 EEPROM 的 LTC4282 電路斷路器

LTC4282 具準(zhǔn)確度為 2% 的電流限制電路斷路器，最大限度減少了過流設(shè)計(jì)，這在大功率時(shí)更加重要。在出現(xiàn)過流情況時(shí)，LTC4282 折返電流限制，以在可調(diào)超時(shí)時(shí)間內(nèi)保持恒定 MOSFET 功耗。定時(shí)器到了定時(shí)時(shí)間后，電路斷路器斷開故障模塊和公用電源總線的連接。空閑模塊也可以斷開與電源總線的連接以節(jié)省功率。能夠以數(shù)字方式配置的電路斷路器門限允許隨負(fù)載變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，方便了小電阻值檢測(cè)電阻器的選擇。所監(jiān)視電氣參數(shù)的最小值和最大值都記錄下來，當(dāng)超過 8 位可調(diào)門限時(shí)，就發(fā)出警示信號(hào)。為了防止給電路板造成災(zāi)難性損壞，這些 MOSFET 受到連續(xù)監(jiān)視，以發(fā)現(xiàn)異常情況，例如低柵極電壓和漏-源短路或大的壓差。

SOA 共享路徑

雖然 LTC4282 控制單個(gè)電源，可是它為負(fù)載電流提供了兩條平行的電流限制路徑。采用傳統(tǒng)單路控制器的大電流電路板使用多個(gè)并聯(lián)的 MOSFET 以降低導(dǎo)通電阻，但是所有這些 MOSFET 都需要具有大的安全工作區(qū) (SOA) 以安然承受過流故障，這是因?yàn)椴荒芗僭O(shè)并聯(lián)的 MOSFET 在電流限制期間分擔(dān)電流。另外，MOSFET 的選擇范圍在較高的電流水平上變窄，價(jià)格走高，而且 SOA 的水平跟不上 RDS(ON) 的下降。通過把電流分離到兩條精準(zhǔn)匹配的電流限制路徑之中，LTC4282 可確保兩組 MOSFET 即使在過載情況下也將均分電流。對(duì)于 100A 應(yīng)用，每條路徑的設(shè)計(jì)電流限值為 50A，因而把 SOA 要求減低了一半，拓寬了 MOSFET 的選擇范圍，并降低了其成本。這被稱為一種 “匹配” 或 “并聯(lián)” 配置，因?yàn)閮蓷l路徑是采用相似的 MOSFET 和檢測(cè)電阻器設(shè)計(jì)的。

此外，LTC4282 的雙電流路徑還用于使 MOSFET SOA 要求與導(dǎo)通電阻脫鉤。大的 SOA 對(duì)于啟動(dòng)浪涌、電流限制和輸入電壓階躍等具有巨大應(yīng)力的情況是很重要的。當(dāng) MOSFET 柵極完全接通時(shí)，低的導(dǎo)通電阻可降低正常操作期間的電壓降和功率損耗。不過，這些是存在沖突的要求，因?yàn)?MOSFET SOA 通常隨著導(dǎo)通電阻的改善而變差。LTC4282 允許采用一條具有一個(gè)能處理應(yīng)力情況之 MOSFET 的路徑，和另一條具有低導(dǎo)通電阻 MOSFET 的路徑。這被稱為一種分級(jí)起動(dòng)配置。一般來說，在啟動(dòng)、電流限制和輸入電壓階躍期間應(yīng)力處理路徑接通，而 RDS(ON) 路徑則保持關(guān)斷。RDS(ON) 路徑在正常操作過程中接通以旁路應(yīng)力路徑，為負(fù)載電流提供一條低導(dǎo)通電阻路徑，從而減少電壓降和功率損耗。視啟動(dòng)時(shí) MOSFET 應(yīng)力大小的不同，有兩種分級(jí)起動(dòng)配置，即低應(yīng)力 (圖 4) 和高應(yīng)力。高應(yīng)力分級(jí)起動(dòng)配置推薦用于 50A 以下的應(yīng)用電流水平，而并聯(lián)和低應(yīng)力分級(jí)起動(dòng)配置則推薦用于 50A 以上的應(yīng)用。與單路徑設(shè)計(jì)相比，最低的 MOSFET 成本由低應(yīng)力分級(jí)起動(dòng)配置提供，代價(jià)是在瞬變情況下不間斷運(yùn)行的能力受限，而且不能利用負(fù)載電流完成啟動(dòng)。并聯(lián)和高應(yīng)力分級(jí)起動(dòng)配置可啟動(dòng)一個(gè)負(fù)載并提供計(jì)時(shí)周期較長的故障定時(shí)器，可在持續(xù)時(shí)間較長的過載條件和輸入電壓階躍情況下不間斷地運(yùn)行。

圖 4a：低應(yīng)力分級(jí)起動(dòng)配置可為 >50A 的應(yīng)用提供最低的成本