對(duì)于大的電容性負(fù)載，必須考慮限流期間智能高側(cè)開(kāi)關(guān)中的散熱問(wèn)題。當(dāng)電容器處于充電狀態(tài)時(shí)，智能高側(cè)開(kāi)關(guān)通過(guò)調(diào)節(jié)智能高側(cè)開(kāi)關(guān)內(nèi)部 MOSFET 的柵極電壓來(lái)限制 I_INRUSH。

讓我們回看Equation25，了解為電容器充電的情況。

Equation19.

對(duì)于調(diào)節(jié)常數(shù) I_INRUSH，電容器需要具有恒定的 dV_CAP/dT。這表示電容器上的電壓必須線性增加，而不是在沒(méi)有電流限制的情況下發(fā)生近乎瞬時(shí)的電壓增加。施加在電容器上的電壓為 V_CAP，如Equation20 所示。

Equation20.

對(duì)于恒定的 V_SUPPLY，Equation20 表明，如果 V_CAP 線性增加，則 V_DS 必須與 V_CAP 反向并線性減少。因此，對(duì)于恒流電容充電，智能高側(cè)開(kāi)關(guān) V_DS 一開(kāi)始等于 V_SUPPLY，然后下降到零，而 V_CAP 同時(shí)增加，直至達(dá)到 V_SUPPLY。圖 3-11 展示了這種行為，其中，TPS2H160-Q1 將大型 (470μF) 電容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)至 24V，將電流限制在 500mA。

圖 3-11 電容充電時(shí)的 V_DS

我們可以看到，在電容上的 OUT1 電壓從 0V 線性增加到 24V 而 V_DS 反向從電源電壓緩慢下降到 0V 的過(guò)程中，智能高側(cè)開(kāi)關(guān)將輸出電流限制在 500mA。

在此充電期間，智能高側(cè)開(kāi)關(guān)中的功率耗散 P_DIS 通過(guò)Equation21 計(jì)算得出。

Equation21.

電流現(xiàn)在受到限制，不再是未經(jīng)檢查的浪涌電流，因此，公式現(xiàn)在將采納 I_LIM 而不是 I_INRUSH。I_LIM 是常數(shù)且初始狀態(tài)下的 V_DS = V_SUPPLY，因此，峰值功率耗散出現(xiàn)在脈沖開(kāi)始時(shí)，由Equation22 計(jì)算得出。

Equation22.

當(dāng)電容器充滿電時(shí)，V_DS ≈ 0，因此 P_DIS ≈ 0。對(duì)于初步近似計(jì)算而言，這意味著充電期間的平均功率耗散可根據(jù)Equation23 計(jì)算得出。

Equation23.

該平均耗散將在與充電周期等同的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，而這個(gè)周期可根據(jù)Equation24 計(jì)算得出。

Equation24.

在圖 3-11 中，我們看到峰值功率耗散為 24V × 500mA = 12W，平均耗散為 6W，充電時(shí)間為 22.9ms。為了可靠運(yùn)行，F(xiàn)ET 必須能夠在充電時(shí)間內(nèi)耗散掉該熱量。

讓我們看看當(dāng)電流限值增加到 1A 時(shí)，圖 3-12 中會(huì)發(fā)生什么情況。

圖 3-12 TPS2H160-Q1 在 1A 電流下充電

峰值功率耗散增加到 24W，平均耗散增加到 12W，但充電時(shí)間減少到 8.8ms。較高的電流限值意味著較高的峰值功率耗散以及較短的脈沖，而較低的電流限值則意味著較長(zhǎng)時(shí)間的低峰值耗散。