ZHCAEE6 September 2024 TPS23521 , TPS23523 , TPS23525
2 現(xiàn)有設(shè)計(jì)和挑戰(zhàn)
遠(yuǎn)程無(wú)線電單元 (RRU) 的典型設(shè)計(jì)要求如表 2-1 所示。圖 2-1 中的傳統(tǒng)熱插拔設(shè)計(jì)可通過(guò)強(qiáng)大的保護(hù)方案滿(mǎn)足此類(lèi)要求：
- 浪涌電流管理
- 欠壓和過(guò)壓保護(hù)
- 反向電流阻斷
- 反極性保護(hù)
- 線路瞬態(tài)期間快速恢復(fù)
- 過(guò)流和短路保護(hù)
然而，有一個(gè)來(lái)自電壓瞬態(tài)事件的挑戰(zhàn)，在此事件期間，輸入電壓上升至 75V (+20%/-0%) 并持續(xù) 10ms (+20%/-0%)，要求系統(tǒng)保持正常運(yùn)行而不會(huì)因過(guò)壓而受到任何損壞。
圖 2-1 傳統(tǒng)負(fù)熱插拔保護(hù)電路| 設(shè)計(jì)參數(shù) | 值 |
|---|---|
| 輸入電壓范圍 | -36V 至 -60V |
| 標(biāo)稱(chēng)電壓 | -50V |
| 最大負(fù)載功率 | 700W |
| 最大負(fù)載電流 | 700W / 36V = 20A |
| 目標(biāo)電流限制（12 x 最大負(fù)載電流） | 24A |
| 電壓瞬態(tài)事件 | 75V 持續(xù) 10ms 過(guò)壓，符合 NEBS/ATIS-0600315.218 要求 |
| 最大輸出電壓 | 62.5V ± 5% |
| 要通過(guò)的 IEC61000-4-5 等級(jí)認(rèn)證 | ±2kV 線路間電壓，2Ω 串聯(lián)阻抗 |
| MOSFET R?JA（取決于布局） | 20°C/W |
| 最高環(huán)境溫度 | 85°C |
現(xiàn)有的熱插拔設(shè)計(jì)在輸入側(cè)使用過(guò)壓保護(hù) (OVP) 功能。圖 2-2 展示了在輸入側(cè)使用 OVP 功能的現(xiàn)有熱插拔設(shè)計(jì)中發(fā)生過(guò)壓事件時(shí)的概念波形。一旦電壓上升到超過(guò) 62.5V±5%，電壓將關(guān)斷熱插拔 FET Q1，且保持電容器 (COUT) 會(huì)為負(fù)載持續(xù)供電 10ms。對(duì)于 700W 負(fù)載，需要使用 4.7mF 的大型保持電容器來(lái)防止下游系統(tǒng)發(fā)生欠壓鎖定 (UVLO)，計(jì)算公式如方程式 1 所示。此外，熱插拔 FET Q1 可以在過(guò)壓事件恢復(fù)期間承受巨大的功率應(yīng)力。輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間的巨大電壓差會(huì)導(dǎo)致高浪涌電流達(dá)到電流限值。由于這些限制，傳統(tǒng)的熱插拔設(shè)計(jì)對(duì)于大功率電信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)并不可行，特別是對(duì)于通常需要大于 500W 的遠(yuǎn)程無(wú)線電單元 (RRU) 和有源天線系統(tǒng) (AAS) 來(lái)說(shuō)。
方程式 2 中定義了從 OVP 事件恢復(fù)期間 FET Q1 上的功率應(yīng)力。
圖 2-2 75V/10ms 過(guò)壓事件期間的概念波形