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高效、可靠和紧凑的eFuse优化服务器和数据中间模块电源源设计

标签:高效,可靠,紧凑,优化,服务,服务器,和数,数据,中间 时间:2019年09月06日 阅读5
作者:安森美半导体

在设计服务器和数据中间模块电源源时,设计人员除了必要考虑提拔能效和功率密度,还要确保尽可能高的安全性和可靠性,这带来一系列挑衅,如无安全工作区(SOA)的顾虑、和诊断及相应等功能安全等等。安森美半导体提供高效、可靠和紧凑的eFuse方案阵容,包括3 V至12 V模块电源源范围和即将推出的24 V、48 V eFuse,帮助设计人员解决这些挑衅。这些eFuse内置实时诊断功能、细密控制和多重珍爱特征,相应快,性能和可靠性优于竞争对手。  

eFuse简介、特征及目标应用

eFuse集成过流、过热及过压珍爱,提供模块电源流检测、故障报告、输出开关控制、反向模块电源流珍爱、对地短路珍爱、模块电源池短路珍爱、可复位,用于任何热插拔应用和必要限定过冲模块电源流的体系,以防止损坏连接器、PCB布线和下流器件。

eFuse对比传统熔丝和PTC自恢复保险丝

通常有熔断熔丝、正温系数(PTC)自恢复保险丝、热插拔控制器、eFuse等限流珍爱方案。以1个600 W、20 A的直流模块电源源为例,采用熔断熔丝和PTC自恢复保险丝的方案的模块电源流尖峰可分别高达80 A和58 A,而采用eFuse的方案的模块电源流尖峰仅7 A。
熔断熔丝是一次性的,在一次高模块电源流事件熔断后必须替换。PTC自恢复保险丝在正常工作时为低阻状况,当短路发生时,PTC自恢复保险丝变热并从低阻状况转向高阻状况,从而提供珍爱功能,当故障排除后,PTC自恢复保险丝冷却并复位为低阻状况。与熔断熔丝和PTC自恢复保险丝不同app开发,eFuse不是完全基于变热来限流,而是通过测量模块电源流,若模块电源流超过规定限值,则限定模块电源流为预设值,后在过热时关断内部开关。与传统熔丝相比,eFuse有以下明显的上风:

•        过温运行时的参数转变最小
•        故障后不会毁坏
•        可调整的模块电源流限定
•        使能引脚导通或关断器件
•        故障引脚报告已发生的故障以控制逻辑模块电源路或其它模块电源源轨
•        软启动以限定浪涌模块电源流
•        模块电源压钳位,防止负载受模块电源压尖峰影响
•        闩锁或主动复位选择,若负载恢复则统统将复位,无需重启模块电源源
•        反向模块电源流阻断

表1列出了eFuse相较聚合物正温系数(PPTC)自恢复保险丝的上风。

表1:eFuse对比PPTC自恢复保险丝
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eFuse对比热插拔控制器

热插拔控制器虽提供先辈的特征和诊断,可通过使用不同的FET增长模块电源流限值,具有严酷的容限模块电源流,但难以保证在SOA运行,且价格更高。 eFuse可确保始终在SOA内运行,提供实时热反馈,可通过并联eFuse增长模块电源流限值,节省占板空间,并提供更高性价比。

eFuse易于并联以增长输出模块电源流能力

在现实应用中,体系的工作模块电源流可能高于eFuse规定的模块电源流负荷乡村候车亭,我们可通过并联eFuse来增长输出模块电源流能力。在设计中,我们将eFuse的使能(enable)引脚和故障(fault)引脚并联在一路,安森美半导体的eFuse具有独特的三态使能/故障引脚,高模块电源平代表正常运行,中模块电源平代表热关断模式,低模块电源平代表输出完全关断。

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图:12 V eFuse并联演示

安森美半导体高效、可靠、紧凑的eFuse阵容

在3 V至5 V模块电源源范围,安森美半导体的eFuse重要有NIS5135、NIS5452并即将推出NIS2205、NIS2x5x、NIS3x5x、NIS6452、NIS6150、NIS6350、NIS800x,导通阻抗从33 mΩ至200 mΩ,模块电源流从1 A至5 A。其中,NIS6452、NIS6150、NIS6350集成反向模块电源流阻断(RCP)特征,NIS6150、NIS6350还通过汽车级AEQ-Q100认证。值得一提的是,NIS6x50还集成新的特征IMON,通过在IMON引脚和GND之间连接1个模块电源阻,以将IMON模块电源流转换为对地参考模块电源压,从而实现模块电源流监控。
针对12V模块电源源,安森美半导体重要提供NIS5020/NIS5021、NIS5820、NIS5232、NIS2x2x并即将推出NIS5420、NIS2402和NIS3220,导通阻抗从14 mΩ至100 mΩ,模块电源流从2.4 A至12 A。其中,NIS5020没有IMON引脚,但可通过检测Rlim 模块电源压测量负载模块电源流,从而实现体系级加强,相干的应用解释可参见AND9685/D。

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图:NIS5020通过检测Rlim 模块电源压测量负载模块电源流

在热插拔时,模块电源源输入级通常易遭受模块电源压尖峰和瞬态,安森美半导体的eFuse集成过压珍爱,可提供快速相应,限定输出模块电源压,从而不易受模块电源压瞬态的影响。有些应用要求耽误热插入后的输出导通,以使输入模块电源压稳固,相干的应用解释可参见AND9672/D。

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图:12 V eFuse热插拔启动耽误实现体系级加强

此外豪沃驾驶室总成,安森美半导体即将推出24 V NIS6124和48 V大模块电源流eFuse,NIS6124针对24至36 V 提供40 V耐压,48 V系列的特征有:高边eFuse 过流关断,48V 应用达80V 峰值输入模块电源压,直流能力超过120 A并可通过增加MOSFET扩展模块电源流能力,容性负载的有源励磁涌流限定,V2主动重试功能。48 V eFuse可立即测试,可根据需求简化或修改PCB,可用作参考设计。

可靠性测试

安森美半导体的eFuse都经重复短路可靠性测试(AEC-Q100-012)。试验在25°C和-40°C条件下进行,以提供最高热偏移和应力,运行10万至100万个周期营销策划公司,效果都无功能题目且导通阻抗或其它参数都无转变。与竞争对手相比,安森美半导体的eFuse的浪涌性能都更出色。

总结

服务器和数据中间模块电源源的安全性和可靠性至关紧张。eFuse集成过流、过热及过压珍爱,且提供诊断和控制功能,比传统熔丝、PTC自恢复保险丝及热插拔控制器都更有上风,是一种经济高效的替换方案。安森美半导体提供高效、可靠和紧凑的eFuse方案阵容,包括3 V至12V 模块电源源范围以及即将推出的24V和48 V大模块电源流eFuse,内置实时诊断功能、细密控制和多重珍爱特征,确保始终工作在SOA,相应快,经重复短路可靠性测试,防止模块电源路免受高浪涌模块电源流、模块电源压尖峰和热耗散的损害,性能和可靠性优于竞争对手,例如采用独特的3态使能/故障引脚,可并联eFuse以加强模块电源流能力,IMON新特征可实现输出模块电源流监控,热插拔启动耽误实现体系级加强等。

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