Перейти к содержанию

Почему eFuse отключается сразу после включения питания?

Обновлено Редакция GAW

eFuse вроде TPS2595 — ключ с ограничением тока и тепловой защитой. При коротком замыкании он держит ток на заданном уровне ILIM, а если кристалл перегреется до 157 °C — отключается (разд. 7.5). При включении питания ситуация, с точки зрения eFuse, очень похожа на перегрузку.

Что происходит при старте

  1. Выход нарастает со скоростью около 21,9 В/мс при 5 В (без конденсатора на dVdt, разд. 7.6). Ток заряда ёмкости нагрузки — I = C · dU/dt.
  2. Если этот ток вместе с током нагрузки больше ILIM, eFuse ограничивает ток, и выход растёт медленнее (разд. 9.2.2.3).
  3. Всё это время на ключе падает Uвх − Uвых при токе ILIM — кристалл греется.
  4. Если нагрузка сама не даёт выходу дорасти — например, импульсный преобразователь тянет тем больший ток, чем ниже напряжение, — нагрев продолжается до тепловой защиты.
Нагрузка (наш расчёт, вход 5 В, ILIM = 1,5 А)Что будет
Только 1000 мкФ21,9 А по скорости нарастания → ограничение 1,5 А, заряд за 1000 мкФ · 5 В / 1,5 А ≈ 3,3 мс, энергия в ключе около ½·C·U² ≈ 12,5 мДж — обычно без отключения
1000 мкФ и резистивная нагрузка 1 Азаряд дольше, но выход дорастает до 5 В
Преобразователь на 5 Вт, который включается ниже 3,3 Вниже 5 Вт / 1,5 А ≈ 3,3 В ему нужно больше 1,5 А: выход не растёт, а проседает к порогу включения преобразователя; при пороге 2,5 В на ключе (5 − 2,5) · 1,5 ≈ 3,8 Вт

Наш расчёт для последней строки: точка 3,3 В неустойчива: выше неё ток нагрузки меньше 1,5 А, и выход дорастает до 5 В, ниже — больше, и выход проседает к порогу включения преобразователя. При RθJA 65,6 °C/Вт мощность 3,8 Вт нагрела бы кристалл примерно на 250 °C над окружающей средой — порог 157 °C будет достигнут, и eFuse отключится. Если порог включения нагрузки выше 3,3 В, такой проблемы нет. TI прямо требует, чтобы рассеивание при старте не выходило за предел тепловой защиты по рис. 59 даташита.

Как исправить

  • Конденсатор на dVdt — медленнее нарастание, меньше пусковой ток (разд. 8.3.3.1).
  • Включать нагрузку после выхода eFuse — по выводу разрешения или с блокировкой по напряжению у преобразователя.
  • Меньше ёмкости на выходе или больше ILIM, если проводка это позволяет.
  • У eFuse с режимом размыкателя — например, TPS259474x — выход отключается, если ток выше порога держится дольше интервала, заданного конденсатором на выводе ITIMER (разд. 7.3.5.2 даташита TPS25947): пусковой ток должен уложиться в этот интервал.

Режимы защёлки и автоповтора объясняют термины «тепловая защита» и «режим hiccup». Расчёт резистора ограничения и схема включения — в схеме электронного предохранителя и на странице TPS2595.

Похожие вопросы

Чем помогает конденсатор на выводе dVdt?

Он замедляет нарастание выходного напряжения: у TPS2595 при 5 В — с 21,9 В/мс без конденсатора до 11,6 В/мс с 3300 пФ. Пусковой ток равен ёмкости нагрузки, умноженной на скорость нарастания, поэтому при медленном старте ток заряда меньше и eFuse может вообще не войти в ограничение.

Почему eFuse с автоповтором «щёлкает» каждые 0,1 секунды?

Это и есть автоповтор: после срабатывания тепловой защиты TPS2595 с автоповтором выжидает 93 мс и включается снова. Если причина не ушла, всё повторяется — получается режим «икания». У версии с защёлкой выход останется выключенным до перезапуска питания или сигнала EN.

Можно ли просто увеличить ток ограничения?

Можно, если провода, разъём и источник это выдержат: тогда ёмкость зарядится быстрее и нагрузка стартует. Но ток ограничения защищает от короткого замыкания, поэтому надёжнее не поднимать его, а замедлить старт и включать нагрузку после того, как выход вырос.

Источники

  1. Texas Instruments. TPS2595xx 2.7 V to 18 V, 4-A, 34-mΩ eFuse With Fast Overvoltage Protection (SLVSE57C, revised April 2018) — разд. 7.5 — ток ограничения задаётся резистором RILM (487–5000 Ом), время отклика 250 мкс; тепловая защита 157 °C, автоповтор через 93 мс; разд. 7.4 — RθJA 65,6 °C/Вт; разд. 7.6 — скорость нарастания выхода при 5 В: 21,9 В/мс без конденсатора на dVdt и 11,6 В/мс с 3300 пФ; разд. 8.3.3.1 — пусковой ток пропорционален ёмкости нагрузки и скорости нарастания, больший CdVdt замедляет нарастание; разд. 8.3.4 и табл. 1 — защёлка (x0) или автоповтор (x1, x3, x5), вывод FLT; разд. 9.2.2.3 — случаи старта без нагрузки и с нагрузкой, при пусковом токе больше ILIMIT заряд идёт током ограничения, рассеивание при старте не должно превышать предел рис. 59
  2. Texas Instruments. TPS25947xx 2.7V to 23V, 5.5A, 28mΩ True Reverse Current Blocking eFuse with Input Reverse Polarity Protection (SLVSFC9C, revised May 2026) — разд. 1, 4 — исполнения с активным ограничением тока и с режимом размыкателя (circuit breaker); разд. 7.3.5.2 — TPS259474x отключает выход, если ток выше ILIM держится дольше интервала, заданного конденсатором на ITIMER, затем остаётся выключенным (L) или перезапускается (A)

Нашли ошибку?

Смотрите также