深入剖析ADM1170/ADM1171/ADM1172评估套件

一、产品概述

ADM1170、ADM1171和ADM1172是具有使能输入和栅极引脚输出的热插拔控制器，可驱动外部FET。评估板能让我们轻松对这些器件进行评估。热插拔控制电路使得电路板能够在1.6 V至16.5 V的带电背板上安全插入和移除。这些器件能针对瞬态和非瞬态短路以及欠压和过流情况提供精确、可靠的限流保护。

文件下载：EVAL-ADM1170EBZ.pdf

不同型号特性

• ADM1170：有一个额外的电源引脚，可对低至1.6 V的电源轨进行电压监测，还具备软启动功能，能为内部电流检测比较器提供电容可编程斜坡参考。
• ADM1171：具有电流检测输出（CSOUT）引脚，该引脚电压代表检测电阻上的电压降放大20倍后的数值，同样具备软启动功能。
• ADM1172：有一个电源故障比较器，将PFI引脚上的电压与内部0.6 V参考电压进行比较，比较结果通过PFO引脚输出。

产品选项

所有这些器件都有两种选项：ADM117x - 1具有过流故障自动重试功能，ADM117x - 2具有过流故障锁存关闭功能。通过切换ON（ON[CLR]）引脚可重置锁存故障。它们均采用8引脚TSOT封装。

二、评估板介绍

硬件组件

评估板包含模拟真实热插拔事件所需的所有电路，如热插拔控制FET、检测电阻和定时组件等。对于ADM1172，还有一个可调电阻电路用于评估电源故障比较器的性能。此外，还提供了一些待评估器件的松散样品，使用时需将单个器件放置在插座中，且要确保引脚1位于插座左上角靠近U3的位置。

开关、跳线和LED功能

1. 开关功能
   • S1：用于ON（ON - CLR）引脚设置，有开启、关闭和复位锁存故障等功能。
   • S1_TIMER：定时器引脚设置开关，可通过连接不同电容设置初始延迟和断路器延迟。
   • S2_S：仅适用于ADM1170和ADM1171的软启动引脚设置开关，连接不同电容可设置不同的斜坡上升延迟。
2. 跳线功能
   • LK_ON：插入可使用开关S1或J1 - 1上的逻辑输入进行手动使能/禁用/复位控制；断开则使用连接器J4 - 7上的外部逻辑信号控制。
   • LK_VCC：适用于ADM1170，插入可从主电源轨为器件供电；断开可从连接器J4 - 1为器件供电以实现低电压监测模式。
   • LK_PFI：适用于ADM1172，连接PFI引脚和电位器VR1，可评估PFI在电压输入或输出方面的性能；断开则使用连接器J4 - 8进行PFI输入。
   • PFI_IN：适用于ADM1172，可选择将VIN（位置A）或VOUT（位置B）通过电位器VR1与PFI引脚连接。
3. LED功能
   • D1：ON指示灯，指示器件是否启用。
   • D2：PFO指示灯，指示PFO输出是否存在。
   • D4：VOUT指示灯，指示输出电压是否存在。
   • D5：VIN指示灯，指示电源电压是否存在。

三、评估板操作

工作原理

ADM1170、ADM1171和ADM1172是集成热插拔控制器和电流检测放大器。内部电流检测放大器通过电源路径中的检测电阻两端的 (VCC) 和SENSE引脚（ADM1170为SENSE + 和SENSE - 引脚）感应电压。这些器件通过GATE引脚控制电源路径中外部N沟道FET的栅极电压，从而限制通过检测电阻的电流，将感应电压（即浪涌电流）保持在预设最大值以下。同时，它们通过限制外部FET在最大电流下的运行时间来保护FET，电流限制时间由连接到TIMER引脚的电容决定。在热插拔事件完成后，器件还能对过流事件提供保护，当发生短路事件时，检测电阻中的电流超过过流跳闸阈值，FET会通过拉低GATE引脚立即关闭。

供电方式

评估板使用2.7 V至16.5 V的台式电源供电，可连接到J1_VIN和J3_GND。也可使用J4上的连接器为器件供电。负载可连接在红色和黑色连接器J5_VOUT和J4_GND之间。对于ADM1170，其有单独的VCC引脚和SENSE + 引脚，通过跳线LK_VCC可使VCC与SENSE + 短路，从而从同一电源轨为器件供电并进行热插拔操作；断开LK_VCC，可通过J4连接器块上的VCC引脚为ADM1170供电，使其能监测来自连接器J1_VIN或J4连接器块上VIN引脚的低电平电压输入。

其他功能模块

1. ON（ON - (CLR)）输入块：这些器件有两种版本，ADM1170 - 1、ADM1171 - 1、ADM1172 - 1具有自动重试功能，不断尝试清除故障；ADM1170 - 2、ADM1171 - 2、ADM1172 - 2则在ON引脚被切换之前保持锁存关闭状态。插入跳线LK_ON时，S1连接到ON（ON - CLR）引脚；移除该跳线可使用J4引脚连接块连接外部信号到该引脚。此外，S1开关附近还有一个2引脚输入连接器（J1），允许用户在不移除跳线的情况下连接ON（ON - (overline{CLR})）信号到器件。绿色LED（D1）用于指示该引脚的状态。
2. 软启动电容块：ADM1170和ADM1171的软启动功能通过控制栅极上升速率来限制浪涌电流。通过向软启动电容注入10 μA电流，使 (I.IMIT) 电压从0 mV缓慢增加到50 mV。当SS引脚电压达到1 V时， (I.IMIT) 处于正常工作的50 mV。该引脚也可通过J4块连接器访问，可通过过驱动或钳位电压来降低器件的故障限制。当SENSE + 和SENSE - 引脚（ADM1171和ADM1172为VCC和SENSE引脚）之间的电压达到50 mV时，ADM1170开始限制电流。板上通过拨码开关（S2_S）可连接三个电容，还有一个空的焊盘可用于连接额外电容，电容选择可根据公式 (t = V × C / I) 计算，其中 (t) 是达到正常50 mV限制所需的时间， (V) 为1 V， (C) 为电容， (I) 为10 μA。
3. 定时器块：这些器件有自动重试和锁存关闭两种版本。定时器电容用于控制启动定时周期和断路器延迟，延迟时间可通过公式 (t{INITAL } = 1.3 V × C{TMER } / 5 mu A) 和 (t{C B} = 1.3 V × C{TMER } / 60 mu A) 计算。
4. 检测电阻和FET：评估板标配一个33 mΩ的检测电阻和一个典型的FET，具体细节可在物料清单中找到。同时，还提供了焊盘，方便更换FET和检测电阻以满足不同需求。
5. 电流检测输出（CSO）：对于ADM1171，可通过J4块连接器上标记为PIN6的引脚监测CSOUT引脚。
6. PFI/PFO块：ADM1172的集成比较器和参考电压可让用户监测电源故障情况。跳线LK_PFI可让用户选择输入或输出电压监测，阈值可通过电位器VR1设置。跳线PFI_IN用于将VR1的输出与ADM1172的PFI引脚隔离，这在需要监测其他电压或使用外部电阻分压器时可能需要。PFO LED显示PFO输出的状态。
7. LED：VIN和VOUT连接器附近的绿色LED用于指示电源是否存在。S1开关附近的绿色LED用于指示ON（ON - CLR）（CLR）引脚的状态。这些LED由LED驱动电路供电，可确保在不同电源电压范围内保持恒定亮度。
8. 引脚访问：可通过板左侧边缘的连接器块（J4）访问引脚。
9. 额外组件：可在板中心有孔的区域放置额外组件，通过顶行可访问所有引脚。板右侧边缘也有类似区域，可用于将负载焊接到板上。

四、订购信息

物料清单

文档中详细列出了评估板所使用的各种组件，包括电容、电阻、LED、晶体管、MOSFET等的型号、制造商和规格等信息。

订购指南

提供了不同型号评估板的订购代码，如EVAL - ADM1170EBZ1（ADM1170评估板）、EVAL - ADM1171EBZ1（ADM1171评估板）、EVAL - ADM1172EBZ1（ADM1172评估板），其中Z表示符合RoHS标准的部件。

五、ESD注意事项

这些器件对静电放电（ESD）敏感，带电的器件和电路板可能会在无察觉的情况下放电。尽管产品具有专利或专有保护电路，但受到高能量ESD时仍可能损坏。因此，应采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

在实际使用这些评估板时，电子工程师们需要根据具体需求合理配置开关、跳线等，充分利用各器件的特性，同时要注意ESD防护，以确保评估工作的顺利进行。大家在使用过程中有没有遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。