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AN-CM-226使用对话框负载开关控制具有转换速率控制的浪涌电流

术语和定义
Mosfet.金属氧化物半导体场效应晶体管
RF.无线电频率

参考

  1. SLG59M1717V.,数据表,对话框半导体雷竞技电竞平台

介绍

电子产品通常使用高侧P雷电竞官网登录沟道MOSFET来通过打开和关闭电路部分来管理电源使用。例如,在电池供电的RF器件中,RF功率放大器和相关电路将仅在传输RF能量时激励。由于控制电路部分的电源,当电路通电时会发生浪涌电流。通过在电池系统输出,开关和线性稳压器的输出处导致电压瞬变,浪涌电流可以不受控制地影响电子产品的质量,可靠性和性能。雷电竞官网登录电池供电装置的低功率雷电竞官网登录产品通常具有低静态电流线性电压调节器,其由于其低调节带宽而受到浪涌电流的负面影响。由于它们不同的输出电阻和可能的钝化,锂电池系统的输出电压也可能受到浪涌电流的负面影响。由于输出电阻增加,较低的温度可以更加加剧这种效果。这些不需要的效果可能导致错误的产品行为,例如微控制器重置,振荡器扰动,以及对模拟和数字电路的负面影响。对话框负载开关的使用将通过设计控制浪涌电流,从而避免与这些浪涌电流相关的负面影响。

浪涌潮流

浪涌电流是在初始施加电压期间充电时引起的。施加到电容的电压的转换速率和电容的值将确定浪涌电流如下:

浪涌电流可以表示为i浪涌= C.加载XDV / DT.其中C.加载电路电容是否被充电,并且DV / DT.是应用的电压的变化率。因此,作为示例,如果电容值等于10μF并且施加电压的上升时间为5V /μs,则浪涌电流等于10 x 10-6x 5/10-6= 50安培。

由于浪涌电流控制而增强了产品质量

未经检查的大型浪涌电流可能对电子产品的质量产生负面影响。雷电竞官网登录由于不同的组分特性,老化和温度变化,浪涌电流将因产品而异。如果涌入电流不受设计控制,则可能的运输产品百分比将是有问题的,导致现场返回和不需要的相关成本。雷电竞官网登录控制浪涌电流所需的步骤涉及控制施加到电路的电压的压力的转换速率的电路。对话框负载开关部件包含提供可编程转换速率的电路。例如,如果转换速率被编程到1V / ms的值,则具有10μF值的电容器的所得浪涌电流将为10 x 10-6x 1/10-3= 0.01安培或10 mA。

以下是示波器图像,显示瞬态浪涌电流(黄色迹线-2a / div),无需使用转换速率控制。注意在这种情况下,在电源处产生的0.7V电压DIP(蓝色TRACE1 V / DIV)是锂电池系统(3.6V)。峰值浪涌电流为9.2安培。高侧开关用P沟道MOSFET实现为串联通道元件。这是一种非常常用的方法,用于实现控制电路部分的功率的高侧负载开关。白色迹线-2 v / div是应用于由15μF电容组成的负载的电压。

图1:无弹簧速率控制

C加载=15μF,v= 3.6 v,r加载=没有加载

控制浪涌电流与对话框Greenfet负载开关

对话框高侧负载开关解决方案在启用开关时使用可编程控制的转换速率。在高侧开关上使用受控的转换速率将基本上减小浪涌电流,这是利用批量和去耦电容器的电路部分的激励部分的导致。通过设计控制这些浪涌电流将消除这些大不需要的瞬态电流的负面影响。

以下是示波器图像,显示使用转换速率控制的瞬态浪涌电流。峰值电流(蓝色迹线-5 mA / div)是恒定的10 mA。高侧开关是对话框SLG59M1717V GreenFet负载开关。与上述示例相比,示出了9.2a的峰值浪涌电流的峰值浪涌电流,通过使用对话框SLG59M1717V部分实现的10MA将导致电力系统的扰动较小。注意Dialog SLG59M1717V GreenFet负载开关产生的电压斜坡(黄色跟踪-1V / div)。白色迹线是仅显示5 mV浸渍的电池电压(AC耦合-10mV / div)。

图2:实施的转换速率控制

SLG59M171716V评估板,C= 22 nf,c加载=15μF,vDD.= V.= 3.6V,R加载=没有加载

测试和测量设置和原理图

以下是用于获取数据的两个测试设置的示意图。电路A用于测量没有转换速率控制的浪涌电流。电路B用于使用对话框SLG59M1717V评估板测量具有转换速率控制的浪涌电流。

图3:用于获取数据的两个测试设置的示意图

操作理论(电路A)

电路A的功能是将浪涌电流测量到C1中。C1的值选择为15μF。P沟道MOSFET的使用是典型的,用于控制电路部分的电源。RS用于将浪涌电流转换为可以用示波器测量的电压。浪涌电流预计在10 A等范围内,因此选择电阻值为50mΩ的原因。电压值将是每个放大器为50 mV。在测量大型浪涌电流时存在考虑因素。使用低侧测量技术,因此可以使用公共接地同时测量浪涌电流和电池电压,并显示在2通道示波器上。为了最大限度地减少由大型浪涌电流引起的导线电阻和导出的电压降误差,使用大直径线和组件引线,如粗体上所示。

TP2和TP3用于将RS上的电压连接到示波器的通道。使用10x探头。TP3是共同点。电池电压在TP4下测量,具有10倍探头。

TP1是函数发生器输出的连接点。函数发生器波形应设置为脉冲,幅度高电压设置为3.6 V,低电压设置为0 V.

操作理论(电路B)

使用Dialog SLG59M1717V评估板使用转换速率控制来使用电路B测量C1中的浪涌电流。C1的值选择为15μF。RS用于将浪涌电流转换为可以用示波器测量的电压。浪涌电流预计将在10MA范围内,因此选择10欧姆电阻值的原因。电压值将为10 mV / mA。

TP2和TP3用于将RS上的电压连接到示波器的通道。使用10x探头。TP3是共同点。将探头BW设置为20 MHz。通过将探针直接放置在TP4上,用10x探针测量电池电压。

TP1是函数发生器输出的连接点。功能发生器模式应该是脉冲,幅度设置为2 V.

结果

对话框高侧负载开关解决方案在启用开关时使用可编程控制的转换速率。在高侧开关上使用受控的转换速率将基本上减小浪涌电流,这是利用批量和去耦电容器的电路部分的激励部分的导致。通过设计控制这些浪涌电流将消除这些大不需要的瞬态电流的负面影响。

结论

浪涌电流可能会降低电子产品的质量和性能。雷电竞官网登录在没有设计的浪涌电流控制,可能会在电池系统的输出和线性和切换电源的输出上发生不需要的电压点,瞬态和扰动。使用反向速率控制的对话载荷交换机将提高电子产品的质量,性能和可靠性雷电竞官网登录