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eFuse有助于解决云应用过流保护

2020-01-02 16:24 次阅读

eFuse 现已在各种云应用中使用,包括用作存储设备的企业硬盘驱动器(HDD)和固态硬盘(SSD)、存储系统中的背板保护、服务器和热插拔风扇。每种应用都提出了不同的挑战。驱动电感性和电容性负载时会产生电应力,热插拔和短路也会产生应力,因此很难保证系统工作在安全工作区(SOA),并在满足严格能效要求的同时实现功能安全。

如今,新的复杂业务模型正采用基于云的平台,通过省去内部数据中心来提高效率、减少资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)。云存储和云服务的采用代表了一个真正的大趋势,近几年不仅在大型企业越来越流行,而且在中小型企业(SMB)中所占比例也显著增加。除了少数企业出于性能、可靠性或网络和数据安全原因而需要保留内部数据中心,大多数企业会持续这种趋势。

云存储市场规模将以 23.7%的复合年增长率(CAGR)增长,预计到 2022 年将达到 889.1 亿美元。据估计,目前数据中心和云存储会消耗总发电量的 3%,而随着业界对云存储和数据中心的需求以这样的速度快速增长,预计能源需求在短期内会显著增加。由于能源使用对环境的影响,以及有望节省数百万美元的运营成本,数据中心设计人员受到挑战,需要采用先进的配电和管理方案来提高能效,同时保持或减小外形尺寸。在这方面,即使实现很小百分点的能效改善,也可以节省大量宝贵的能源和成本。

一个重要目标是降低电源使用效率(PUE)比率。要实现这个目标,就需要使用技术来获得更高的能效、准确性和可靠性。这涉及到配电系统(PDU)、母线槽、不间断电源(UPS)及其保护电路

由于数据中心和云存储系统的功率密度不断提高,对过流保护的要求比以往任何时候都更具挑战性,并且已成为所有的保护考虑因素当中最关键的因素之一。业界越来越需要提高准确性、可靠性、安全性(例如满足 IEC 62368 标准)和加快响应速度以及先进诊断。传统的保险丝由于响应迟缓、缺乏诊断或故障报告而不能满足这些要求。

将电子保险丝(eFuse)的规格和性能与同等传统保险丝——例如熔断式保险丝和聚合物正温度系数(PPTC)可复位保险丝——的进行比较,可知 eFuse 具有非常短的响应时间和非常好的浪涌电流控制,在发生短路时可大幅减小电流尖峰。

eFuse有助于解决云应用过流保护

图 1:eFuse 与传统保险丝对比。

由于上述原因和近年来新技术的出现,只要情况允许,设计人员就会试图将传统的保险丝替换成热插拔控制器加外部 FET,或者 eFuse。eFuse 包含一个功率 MOSFET 和一个集成控制器,并具有许多内置保护功能,例如过压、过流、电池短路和热保护,以及诊断功能,例如电源正常(power good)、电流监控和故障 / 使能。另一方面,热插拔控制器是使用外部 FET 而不是集成式 FET,并且通常用于较大电流的应用。

eFuse有助于解决云应用过流保护

图 2:eFuse 的功能。

两种技术的主要区别在于,eFuse 能够实时跟踪内置 MOSFET 裸片的温度和电流,并迅速采取纠正措施;热插拔控制器可以通过增大主 MOSFET 来增大电流,因此在超过 100A 的大电流应用中仍将受到欢迎。然而,eFuse 可承受从 1A 以下到 50A 的连续电流(取决于导通 RDS(ON)、封装和边界条件),因此有望在服务器和云存储应用中普及。

eFuse有助于解决云应用过流保护

图 3:eFuse 和热插拔控制器。

eFuse 现已在各种云应用中有所使用,包括用作存储设备的企业硬盘驱动器(HDD)和固态硬盘(SSD)、存储系统中的背板保护、服务器和热插拔风扇。每种应用都提出了不同的挑战。驱动电感性和电容性负载时会产生电应力,热插拔和短路也会产生应力,因此很难保证系统工作在安全工作区(SOA),并在满足严格能效要求的同时实现功能安全。一些关键应用和相关挑战如下。

eFuse有助于解决云应用过流保护

图 4:eFuse 在云应用中的使用。

1. 面向所有应用的快速、准确的过流保护:熔断式保险丝和 PPTC 等传统解决方案的耐受性非常差,响应时间和跳闸时间从几百毫秒到几秒不等,具体取决于短路事件的类型。同时,大多数 eFuse 都会根据所编程的电流限值,在几微秒(《5?s)内对短路事件做出响应,并将电流保持在编程值处,直到裸片温度超过热关断阈值为止。

2. 可热插拔风扇和存储系统:由于这些应用涉及到电机或具有大输出电容器,它们在启动时可能会出现大浪涌电流。然而,在输出端采用转换速率可控可编程的 eFuse,有助于减少大浪涌电流,而使系统受到保护。特别是对于风扇来说,是否有采用 eFuse,对浪涌电流有很大的影响。有 eFuse 的话,浪涌电流可大幅降低,从而保护下游电路

3. 电源过压保护:过流保护输入端所连的电源或 DC-DC 转换器有可能发生故障,而使所有下游电路遭受过压应力,但其耐压水平可能没那么高。幸运的是,eFuse 内置过压保护功能,即使输入电压远高于工作电压,它也可将器件的输出钳位到一定的安全电压水平。这样就可以保护下游电路免受过压应力的影响。在许多情况下,受保护的电路可耐受的过电压应力非常低。因此,过压保护不仅要可靠,还要非常快。对于 eFuse 来说,检测并激活内部钳位的时间约《5?s。

安森美半导体已开发出多种 eFuse,范围从 3V 到 12V 不等,并支持从 1A 到 12A 的连续电流。最新的器件是 12V eFuse 系列——NIS5232、NIS5820、NIS5020 和 NIS5021——分别支持 4A、8A、10A 和 12A,可用于需要过流、过热、过压和浪涌电流保护的应用,并能通过 GPIO 报告故障以及禁用输出。在不断减小整体设计尺寸的压力下,DFN10(3mm x 3mm)和 DFN10(4mm x 4mm)封装有助于应对挑战并支持紧凑的电路板布局。

总结

由于提高电源使用效率的压力和愿望与日俱增,数据中心和云服务器的功率密度不断增加,以及安全标准的推行,过流保护器件所承受的负担正在改变并变得更加复杂。eFuse 具备高精度、快速响应速度、高可靠性、故障报告功能和诊断特性,有助于解决云应用、工业、汽车和电信设备过流保护的挑战。

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LV5636VH 用于BS / CS天线的DC-DC升压转换器

VH集成了1ch DC / DC升压转换器和1ch LDO。它适合作为LCD / PDP电视和BD录像机的BS / CS天线的电源,当输出短路时需要自动恢复而不会造成IC损坏和故障。 特性 优势 提升模式:软启动功能(t = 2.6ms) 可降低冲击电流 升压:脉冲过电流保护功能 过电流保护 升压模式:短路保护功能(恒定定时器: 1.6ms) 短路保护 LDO模式:过流限制器(折返特性) 可以限制过电流 常见:欠压锁定 防止欠压不稳定运行 常见:热关闭 热保护 常见:电源良好功能加上电源良好延迟时间设置 稳定性操作 常见:输出电压可从两种电压中选择功能 可以选择输出电压 应用 终端产品 升压转换器连接的LDO功能 BS / CS抛物线天线的电源 电路图、引脚图和封装图...
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LV5636VH 用于BS / CS天线的DC-DC升压转换器

LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-30 00:02 68次 阅读
LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 89次 阅读
KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

NCV8720 LDO稳压器 350 mA 超低压降 高PSRR 带偏置轨

0是一款350 mA LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCV8720具有低IQ消耗。 NCV8720采用WDFN6 2 mm x 2 mm封装,可润湿侧面选项可用于增强光学检测。 类似产品: NCV8130 NCV8133 NCV8135 NCV8720 输出电流(A) 0.30 0.50 0.50 0.35 PSRR f = 1 kHz(dB) 65 70 73 65 压差电压(V) 0.075 0.140 0.053 0.110 Wettable Flank 否 否 是 是 特性 优势 Typ的超低压降。 110 mV 允许节省功耗,并以非常低的Vin-Vout电压工作。 固定输出电压选项从0.8 V到2.1 V 低压Vcore应用的最佳选择 典型的110 mV压降完整的350 mA负载。 最大限度地减少调节器的功率损耗 保证输出电流从0 mA到350 mA 高电流应用的最佳选择 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用程序 输出电流超过350 mA 应用 终端产品 Automot ive 电池供电...
发表于 07-29 23:02 95次 阅读
NCV8720 LDO稳压器 350 mA 超低压降 高PSRR 带偏置轨

NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 50次 阅读
NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

NCV8165 LDO稳压器 500 mA 低压差 超低Iq 超高PSRR 超低噪声

5是一款LDO(低压降稳压器),能够提供500 mA输出电流。 NCV8165器件旨在满足RF和模拟电路的要求,具有低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。提供DFNW8 0.65P,3 mm x 3 mm x 0.9 mm封装。 类似产品: NCV8160 NCV8161 NCV8163 NCV8165 输出电流(A) 0.25 0.45 0.25 0.50 PSRR f = 1 kHz(dB) 98 98 92 85 噪音(μV RMS ) 10 10 6.5 8.5 特性 优势 超高PSRR在1 kHz时为85dB,在100 kHz时为63dB 非常适用于Wi-Fi模块等功耗敏感设备 超低输出噪声8.5μV RMS 非常好适用于噪声敏感应用 超低静态电流12μA 在轻载条件下提高效率 工作输入电压范围1.9V至5.5V 适用于电池供电设备 极低压差200mV,500mA 满载时的低功耗 应用 终端产品 A / D和D / A转换器电源 音频编解码器 电池供电设备 相机模块 RF模块 WiGig电源 LP5907或LP5912升级 汽车设备点负载调节 信息娱乐,车身控制和导航 远...
发表于 07-29 22:02 159次 阅读
NCV8165 LDO稳压器 500 mA 低压差 超低Iq 超高PSRR 超低噪声

NCP139 LDO稳压器 1 A 超低压降 带偏置轨

是1 A LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCP139具有低IQ消耗。 WLCSP6 1.2 mm x 0.8 mmpackage经过优化,适用于空间受限的应用。 类似产品: NCP13x系列 NCP130 NCP133 NCP134 NCP135 NCP137 NCP139 输出电流(A) 0.3 0.5 0.5 0.5 0.7 PSRR f = 1kHz(dB) 70 70 td> 60 压差电压(V) 0.060 0.090 0.090 0.053 0.060 0.060 特性 优势 超低压降典型的。 40mV 允许节省功率并以非常低的Vin-Vout电压工作。 可调电压版本 低压Vcore应用的最佳选择 在1 A负载下典型的50 mV压降。 最大限度地减少调节器的功率损失 保证输出电流从0到1 非常好的选择用于高电流应用 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用 输出超过1 A的电流 输出有效可用的放电选项 应用 终端产品 电池供电和便携式设备 智能手机,...
发表于 07-29 22:02 148次 阅读
NCP139 LDO稳压器 1 A 超低压降 带偏置轨

NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
发表于 07-29 21:02 133次 阅读
NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 132次 阅读
LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

74是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位接通,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 49次 阅读
NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

76是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达4个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 84次 阅读
NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 146次 阅读
LV5725JA 降压转换器 DC-DC 1通道

NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 149次 阅读
NCP81038 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
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NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 82次 阅读
NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 57次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口