如何選擇合適元件用于高速數(shù)字通信系統(tǒng)的熱插拔電路設(shè)計(jì)

電路板將插入-48V背板中，所以要一個(gè)1.2V輸出和60A峰值負(fù)載或72W轉(zhuǎn)換器。和大多數(shù)電源制造商一樣，建議在電源的Vin(+)引腳和Vin(-)引腳之間加一個(gè)220μF電容器，輸入線電壓可以在-75V至-35V之間，制造商指定在60A負(fù)載時(shí)最大輸入電流為2.8A。另外你也可以自己計(jì)算該電流，最大輸入電流出現(xiàn)于負(fù)載功率最大且輸入電壓最小時(shí)，即

IInput max=Pout max/(Vin min×η)

=72W/(36V×0.72)=2.8A

其中η是該線路和負(fù)載條件下的最差效率。

選擇MOSFET

根據(jù)要滿足的技術(shù)規(guī)范，ETSI ETS300 132-2(100V瞬時(shí)電壓持續(xù)100ms)或Bell Core Gr-513-CORE電信規(guī)范均可保證抵抗持續(xù)10ms -75V、持續(xù)10μs -100V和持續(xù)1μs -200V電涌。如果系統(tǒng)規(guī)范是承受100ms 100V電壓,則需選擇一個(gè)100V MOSFET，我們希望熱插拔MOSFET上的電壓降最小，同時(shí)使功率損失也最小。非故障條件下MOSFET的最大功率損失為：

P=Imax2×Rds(on)

如果考慮使用D2Pak封裝的NTB52N10，其額定值為100V BVDSS，則在Vgs=10V時(shí)最大Rds(on)為30mΩ。最大Pwr(on)損失

P=Ipk2×Rds(on)max=2.82×0.03=0.24W

短路時(shí)的安全性

負(fù)載短路時(shí)，全部Vin都加在MOSFET上。這是最糟糕的情況，電流只受MOSFET Rds(on)和熔斷絲電阻的限制。從控制器的技術(shù)規(guī)范出發(fā)，假定你正使用一個(gè)具有3μs傳播延時(shí)的控制器，用于響應(yīng)故障并下拉MOSFET基準(zhǔn)以維持模擬電流限制，則最壞情況下的電流為：

Ifaultworstcase=Vinmax/(Rds(on)+Rfuse)=75V/(0.030+0.035)=1,154A

當(dāng)然，隨著MOSFET溫度上升，其Rds(on)也將上升，最后從MOSFET曲線的線性區(qū)移到飽和區(qū)，MOSFET將自行限制到180A左右，短路時(shí)的功率為：

Pwrshortcircuit=Vinmax×Imax=75V×180A=13,500W

現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多熱插拔控制器出售，請(qǐng)密切注意所選擇的電流驅(qū)動(dòng)控制器的速度和驅(qū)動(dòng)能力。Rsense電路斷路器限制電壓設(shè)為可接受的電大輸入電流，同時(shí)必須檢查短路情況下MOSFET的最差結(jié)溫，它必須低于最大額定操作結(jié)溫以確保設(shè)計(jì)安全可靠。