ZHCSM53 October 2020 TPS23731
PRODUCTION DATA
在 PSE 向 PD 提供完整电压之前,内部 PoE 欠压闭锁 (UVLO) 电路会使热插拔开关保持关闭。这样可以防止转换器电路在检测和分级期间加载 PoE 输入。在 PD 断电期间,转换器电路会使 CBULK、CVCC、CVB 和 CVBG 放电。因此,直到向 PD 施加完整电压之前,VVDD-RTN 将呈现较低的电压(如图 8-7 所示)。
PSE 一旦决定为 PD 供电,就会将 PI 电压驱动到工作范围内。当 VVDD 上升至高于 UVLO 导通阈值(VUVLO-R,约为 37.6V)且 RTN 为高电平时,TPS23731 将使热插拔 MOSFET 进入大约为 140mA(浪涌)的电流限制状态。有关示例,请参阅图 8-9 的波形。在 CBULK 充电且 VRTN 从 VVDD 下降至接近 VVSS 时,禁用转换器开关;但允许转换器启动电路为 CVCC 充电(当 VVCC 上升时,VB 调节器也为内部转换器电路供电)。一旦浪涌电流下降至低于浪涌电流限值大约 10%,PD 电流限值就会切换到运行电平(大约为 925mA)。此外,一旦浪涌持续时间超过约 84ms(浪涌阶段末),而且 VVCC 也高于其 UVLO(大约 8.25V)之后,允许转换器开关启动。
继续遵循如图 8-9 中所示的启动序列,在 VVCC 高于其 UVLO 之后,如果放电还未完成,软启动 (SST) 电容先以受控电流 (ISSD) 放电至低于标称值 0.2V (VSFST),然后逐渐重新充电,直至达到约 0.25V(闭环模式中的 VSSOFS),这时将启用转换器开关,遵循闭环控制的软启动序列。请注意,在 48V 输入应用中,启动电流源能力足以在转换器软启动期间完全维持 VVCC,而无需任何大型 CVCC 电容。在软启动周期结束时,更具体而言,在 SST 电压超过约 2V (VSTUOF) 时,启动电流源关闭。为内部电路(包括开关 MOSFET 栅极)供电时,VVCC 会下降。如果转换器控制偏置输出上升至 VVCC,然后下降至 VCUVLO_F(约 6.1V),则表示成功启动。图 8-9 显示 VVCC 出现小压降,而输出电压平稳上升,实现成功启动。
图 8-10 还举例说明了用光耦合器反馈代替 PSR 的类似场景。在这种情况下,当 VSST 超过大约 0.6V(峰值电流模式中的 VSSOFS)时,启用转换器开关。
当 VVCC 降至低于其 UVLO 下限时,转换器关闭。当从 PD 断开电源,或转换器输出电源轨发生故障时,可能会发生这种情况。当一个输出短接时,所有输出电压会下降,包括为 VCC 供电的电压。控制电路为 VCC 放电,直至它达到 UVLO 下限并关闭。如果转换器关闭且有足够的 VDD 电压,则会重新启动。这种工作方式有时称为断续模式,当与软启动结合时,可通过减少输出整流器的时间平均发热来提供强大的输出短路保护。
图 8-11 说明了当主输出严重过载而导致 VCC 断续时的情况。VCC 由于过载而降至低于其 UVLO 之后,再次打开启动源。然后,重新启动一个新的软启动周期,软启动电容先以受控电流放电,在输出电压上升之前引入短暂的停顿。
此外,当 VCC 下降时,TPS23731 可以区分过载和轻负载状况。例如,在轻负载状况下,由于暂时的开关停止,具有光耦合反馈的二极管整流反激式转换器的 VCC 电压轨可能会下降。在这种情况下,必须维持输出电压,软启动是不可接受的。为了应对这种情况,如果 VVCC 由于轻负载而降至约 7.1V 以下,则 TPS23731 会立即重新启动,在短时间内使 VCC 电压回升,且没有软启动再循环。
如果 VVDD-VSS 降至低于 PoE UVLO 下限(VUVLO_F,大约为 32V),则热插拔 MOSFET 关闭,但转换器仍运行(除非 LINEUV 输入下拉为低电平)。如果 VVCC 降至 VCUVLO_F(约 6.1V)以下,热插拔 MOSFET 处于浪涌电流限值,SST 引脚拉至接地,则转换器会停止运行,或处于热关断状态。