PDF《LM25069》

LM25069 Application Note

1947 LM25069 Evaluation Board Literature Number: ZHCA374 LM25069评估板 AN-1947 www.

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2009 National Semiconductor Corporation

300915 美国国家半导体公司 应用注释1947 Dennis Morgan 2009年6月29日LM25069 评估板 介绍 LM25069EVAL评估板给设计工程师提供了正电压全功 能热插拔控制器板.板上包括LM2509-2芯片(IC),该版 本芯片具有自动重启功能.这个应用笔记描述了板子的各种 功能,以及如何测试和评估,如何根据具体应用改变元器件 等.LM25069的数据手册在网站上www.national.com上可得 到. 评估板的规格为: 输入电压范围:+2.9V~17V ? 限流值:5A,±10% ? Q1功率限制:15W ? 欠压闭锁阈值:4.8V与4.5V ? 过压闭锁阈值:15V与14.6V ? 插入延时:213ms ? 故障超时:14.6ms与12.1ms ? 重启时间:1.8s ? 尺寸:4.0 x 1.38 ? 电路板结构

30091501 图1 评估板-上层 LM25069评估板外形图如图1所示,原理图参见图2.板 左侧的 背板 为背板电压源.垂直虚线是背板电压源与热 插拔线路输入的分界线.换句话说,这是卡槽系统的边沿端 子.拨动开关SW1可用于连接或断开热插拔电路与背板电压 源.垂直虚线右边的电路是热插拔电路.系统电压连接在输 入端子J1上.外接负载连接在输出端子J2上.评估板上的电 容C3,C4代表负载电路输入端,在评估板上提供这两个电 容,在测试LM25069的启动特性时可以不接负载. 为使热插拔功能可靠,系统供电侧端子上需要一个电容 (C7),其目的是使负载电流改变或者关断时的电压暂态过 程最小.如果没有电容,输入线的引线电感会在关断时产生 一个暂态电压,使电压有可能超过LM25069的绝对最大额定 值而导致器件损坏. 发货时,LM25069评估板上JMP1的初始状态为2-3引脚 短接,JMP2的1-2引脚短接. www.national.com

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30091502 图2 评估板原理图 工作原理 LM25069对将负载连接到带电系统中进行智能控制.热 插拔线路的两个主要功能是启动时的浪涌电流限制和正常运 行时的负载电流故障监测.其它功能还包括确保只有输入电 压在指定范围才对负载供电的欠压闭锁和过压闭锁功能、启 动时串联在线路中的FET(Q1)的功率限制功能,指示线路状 态的电源良好逻辑输出(PGD)功能. 给LM25069加一个输入电压(比如SW1开通)时,Q1 保持关断约213ms(插入延时)以避开输入侧的震荡和暂态 过程.延时结束时,如果VIN端的输入电压介于欠压闭锁和 过压闭锁的阈值之间,Q1受控开通以限制冲击电流.如果启 动时冲击电流不加限制,当负载电容(C3, C4)充电时电流 会非常高,充电电流仅受输入电压源的冲击电流能力、C7的 特性和导线电阻(几个毫欧)的限制.这个大电流会损害连 接端子、PCB导线,及接受大电流冲击的负载电容.此外, 控制负载输入的电压变化率还可以降低可能的EMI问题. LM25069使用两个步骤将冲击电流限制到安全水平.在 启动周期的第一部分,当Q1漏源极两端的压差最高时,通过 监测漏极电流(R10上的电压)和漏源极压差,Q1的功耗被 限制在峰值15W.输出电压上升时,漏源极电压降低,通过 控制漏极电流来保持两者乘积恒定.参见图3中漏极电流上 升到ILIM过程中的恒功率部分.当漏极电流达到电流限制阈值 (5A)时将保持恒定,同时输出电压保持上升.当输出电压 达到输入电压(漏源极电压减小到接近0)时,漏极电流就会 降低到一个由负载决定的水平上.Q1的门极对源极的电压会 上升到其稳态值.整个电路现在就进入了正常工作模式. 正常工作时的负载电流故障监测功能由上述电流限制 电路来实现.如果负载电流上升到5A(R10上有50mV压降),Q1的门极会受到控制以防止电流进一步增加.当电流 限制起作用时,故障定时器限制了故障的周期.在故障延时 的最后,Q1被关断,电流不再提供给负载.然后LM25069-2 会每1.8s尝试重启动.重启动过程包括开通Q1并监测负载电 流以判断故障是否存在.故障消除时,电路在下一次重启动 时上电到正常工作状态. 在突然过载条件下(例如输出对地短路),电流上升可 能比电流限制电路的响应快.这种情况下,当R10两端电压 达到约95mV时,电路断路传感器会快速关断Q1.当电流降 低到电流限制阈值以下,电流限制电路开始起作用. 启动时,PGD逻辑电平输出为低,当OUT端的输出电压 与输入电压之间的压差在1.3V之内时,PGD拉高,以启动过 程基本完成.如果OUT电压因故障降低到输入电压的1.9V以下,PGD拉低.PGD引脚上的高电平电压可能是任何高达 +17V的适当电压,并可能高于或低于VIN和OUT引脚上的电 压. 欠压闭锁和过压闭锁阈值由电阻R1-R3设定.UVLO引脚 上的阈值是1.17V,OVLO引脚上的则是1.16V.内部20μA电 流源提供每个阈值的滞回. AN-1947 www.national.com