降低從中間總線電壓直接為低電壓處理器和 FPGA 供電的風(fēng)險(xiǎn)
圖1: 傳統(tǒng)的過壓保護(hù)電路包括熔絲、SCR和齊納二極管。雖然成本低，但是這一電路響應(yīng)時(shí)間不足以實(shí)現(xiàn)對最新數(shù)字電路的可靠保護(hù)，特別是上游供電電源是中間電壓總線的情況。而且，即使從過壓故障中進(jìn)行最簡單的恢復(fù)也很麻煩并非常耗時(shí)。
結(jié)合了電源和保護(hù)電路的最新創(chuàng)新
更好的解決方案是準(zhǔn)確地探測到即將出現(xiàn)的過壓情況，迅速響應(yīng)，斷開輸入供電，通過低阻抗通路釋放掉負(fù)載上的過量電壓�，F(xiàn)在，采用 LTM4641 降壓 µModule® 穩(wěn)壓器強(qiáng)大的保護(hù)功能可以實(shí)現(xiàn)這一解決方案。器件的核心是額定 38V 的 10A 降壓穩(wěn)壓器，含有電感、控制 IC、電源開關(guān)和補(bǔ)償電路，這些都在一個(gè)表面安裝封裝中。但是，為 ASIC、FPGA 和微處理器等昂貴的負(fù)載增加保護(hù)需要功能更強(qiáng)的監(jiān)視和保護(hù)電路。LTM4641 一直監(jiān)視輸入欠壓、輸入過壓、溫度過高、以及輸出過壓和過流狀態(tài)，并正確的做出響應(yīng)以保護(hù)負(fù)載。為避免錯(cuò)誤或者過早的執(zhí)行保護(hù)功能，除了過流保護(hù)，每個(gè)受監(jiān)視參數(shù)都內(nèi)置了抗干擾和用戶可調(diào)觸發(fā)門限，通過電流模式控制，在每一個(gè)周期中可靠的實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。出現(xiàn)輸出過壓狀態(tài)時(shí)，LTM4641 在 500ns 的故障探測時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng) (圖 2)。
觀看 LTM4641 的實(shí)時(shí)保護(hù)：http://video.linear.com./143
圖2: LTM4641 在 500ns 內(nèi)響應(yīng)過壓狀態(tài)，保護(hù)負(fù)載不受電壓應(yīng)力的影響。(VIN = 38V，VOUT = 1.0V，可調(diào)過壓觸發(fā)門限設(shè)置在 +11%)
LTM4641 內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)不但使其能夠迅速可靠的響應(yīng)，而且，在故障狀態(tài)減弱后，甚至能夠自動(dòng)復(fù)位，恢復(fù)工作。采用了差分感測放大器對負(fù)載的電源終端電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，減小了共模噪聲，以及 LTM4641 和負(fù)載之間 PCB 走線壓降導(dǎo)致的誤差。在電路、負(fù)載和溫度變化時(shí)，負(fù)載的 DC 電壓穩(wěn)壓精度優(yōu)于 ±1.5%。這一精確的輸出電壓測量結(jié)果被送入高速輸出過壓比較器，觸發(fā) LTM4641 的保護(hù)功能。
探測到過壓狀態(tài)后，µModule 穩(wěn)壓器同時(shí)迅速采取多種措施。外部 MOSFET (圖3中的 MSP) 斷開輸入供電，從穩(wěn)壓器和昂貴的負(fù)載上去除高電壓通路。另一個(gè)外部 MOSFET (圖3中的 MCB) 負(fù)責(zé)執(zhí)行一種低阻抗放電功能，可對負(fù)載的旁路電容器實(shí)施快速放電 (圖 3 中的 C)。LTM4641 中的 DC/DC 降壓穩(wěn)壓器進(jìn)入閉鎖關(guān)斷狀態(tài)，在 HYST 引腳上發(fā)出故障信號，系統(tǒng)可以使用該信號來啟動(dòng)很好管理的關(guān)斷過程和 / 或進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。采用了獨(dú)立于控制環(huán)參考電壓的專用電壓參考來探測故障狀態(tài)。如果控制環(huán)的參考出現(xiàn)故障，這就實(shí)現(xiàn)了抗單點(diǎn)失效的功能。
圖3: LTM4641 輸出過壓保護(hù)圖。兩個(gè)探針圖標(biāo)對應(yīng)于圖2 中的波形
系統(tǒng)怎樣從故障中恢復(fù)進(jìn)一步顯示了 LTM4641 保護(hù)功能相對于傳統(tǒng)熔絲 / SCR 保護(hù)方法的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)過壓保護(hù)方法中，熔絲方法取決于電源與昂貴的負(fù)載相分離。因此，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，必須采取實(shí)際措施來去掉并替換熔絲，以便系統(tǒng)恢復(fù)正常的工作。作為對比，通過觸發(fā)邏輯電平控制引腳，或者配置 LTM4641 為用戶設(shè)定的超時(shí)時(shí)間過期后自治重啟，清除故障狀態(tài)，LTM4641 能夠迅速恢復(fù)正常工作。不需要實(shí)際替換元器件，對于要求長時(shí)間運(yùn)行和 / 或在遠(yuǎn)端工作的系統(tǒng)，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。如果 LTM4641 恢復(fù)工作后，又出現(xiàn)了故障，那么，立即會(huì)采取后續(xù)保護(hù)措施來保護(hù)負(fù)載。
輸入浪涌保護(hù)
在某些情況下，僅有輸出過壓保護(hù)功能是不夠的，還需要輸入過壓保護(hù)功能。 LTM4641 的保護(hù)電路能夠監(jiān)視輸入電壓，一旦超過了用戶配置的電壓門限，激活其保護(hù)功能。如果預(yù)計(jì)的最大輸入電壓超過了模塊的額定 38V，通過增加一個(gè)外部高電壓 LDO，輸入浪涌保護(hù)可以增大到 80V， LTM4641 仍然能夠正常工作，保持控制和保護(hù)電路存在運(yùn)作 (圖4)。
觀看 LTM4641 的80V 浪涌性能：http://video.linear.com/148
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LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪聲的負(fù) LDO
LT3094 是一款高性能低壓差負(fù)線性穩(wěn)壓器，其具有 ADI 的超低噪聲和超高 PSRR 架構(gòu)，適合為噪聲敏感型應(yīng)用供電。該器件可通過并聯(lián)以增加輸出電流和在 PCB 上散播熱量。
LTM8002：高效率、超低 EMI 降壓型電源 μModule
LTM8002 是一款 40VIN、2.5A 降壓型μModule® 穩(wěn)壓器。它內(nèi)置了開關(guān)控制器、電源開關(guān)、電感器和所有的支持性組件。該器件支持 3.4V 至 40V 的輸入電壓范圍，和 0.97V 至 18V 的輸出電壓。
具電源系統(tǒng)管理功能的超薄型 μModule 穩(wěn)壓器
LTM4686 是一款雙通道 10A 或單通道 20A 超薄型降壓 μModule 穩(wěn)壓器。該器件1.82mm 的高度使之可放置到非常靠近負(fù)載 (FPGA 或 ASIC) 的地方，從而共用一個(gè)散熱器。其 PMBus 接口使用戶能改變主要的電源參數(shù)。
