ZHCAEE6 September 2024 TPS23521 , TPS23523 , TPS23525
2 现有设计和挑战
远程无线电单元 (RRU) 的典型设计要求如表 2-1 所示。图 2-1 中的传统热插拔设计可通过强大的保护方案满足此类要求：
- 浪涌电流管理
- 欠压和过压保护
- 反向电流阻断
- 反极性保护
- 线路瞬态期间快速恢复
- 过流和短路保护
然而，有一个来自电压瞬态事件的挑战，在此事件期间，输入电压上升至 75V (+20%/-0%) 并持续 10ms (+20%/-0%)，要求系统保持正常运行而不会因过压而受到任何损坏。
图 2-1 传统负热插拔保护电路表 2-1 典型系统规格
| 设计参数 | 值 |
|---|---|
| 输入电压范围 | -36V 至 -60V |
| 标称电压 | -50V |
| 最大负载功率 | 700W |
| 最大负载电流 | 700W / 36V = 20A |
| 目标电流限制（12 x 最大负载电流） | 24A |
| 电压瞬态事件 | 75V 持续 10ms 过压，符合 NEBS/ATIS-0600315.218 要求 |
| 最大输出电压 | 62.5V ± 5% |
| 要通过的 IEC61000-4-5 等级认证 | ±2kV 线路间电压，2Ω 串联阻抗 |
| MOSFET RƟJA（取决于布局） | 20°C/W |
| 最高环境温度 | 85°C |
现有的热插拔设计在输入侧使用过压保护 (OVP) 功能。图 2-2 展示了在输入侧使用 OVP 功能的现有热插拔设计中发生过压事件时的概念波形。一旦电压上升到超过 62.5V±5%，电压将关断热插拔 FET Q1，且保持电容器 (COUT) 会为负载持续供电 10ms。对于 700W 负载，需要使用 4.7mF 的大型保持电容器来防止下游系统发生欠压锁定 (UVLO)，计算公式如方程式 1 所示。此外，热插拔 FET Q1 可以在过压事件恢复期间承受巨大的功率应力。输入节点和输出节点之间的巨大电压差会导致高浪涌电流达到电流限值。由于这些限制，传统的热插拔设计对于大功率电信系统来说并不可行，特别是对于通常需要大于 500W 的远程无线电单元 (RRU) 和有源天线系统 (AAS) 来说。
方程式 1.
方程式 2 中定义了从 OVP 事件恢复期间 FET Q1 上的功率应力。
方程式 2.
图 2-2 75V/10ms 过压事件期间的概念波形