Other Parts Discussed in Thread: CSD19536KTT
Hi,
We are using LM5069 on one of our power module.
The may reason for the usage of the LM5069 is to get the Supply enable/disable control, Output short circuit protection and also protection against the inrush current.
I have attached the design parameters for your reference.
Note: This is the typical dv/dt rate, but max value can be 1.4x. This is because the gate source current can vary from 16uA to 22uA. Thus TI recommends keeping the overall SOA margin during start-up >1.5 in order to compensate for this.
Step 1: Operating Conditions | Minimum Input Operating Voltage: VIN(MIN) | 30 | V | ||||||||||||||||||||||
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Nominal Input Operating Voltage: VIN(NOM) | 50 | V | ||||||||||||||||||||||
Maximum Input Operating Voltage: VIN(MAX) | 52 | V | |||||||||||||||||||||||
Maximum Load Current: IOUT(MAX) | 8 | A | |||||||||||||||||||||||
Maximum Output Load Capacitance: CLOAD | 330 | µF | |||||||||||||||||||||||
Maximum Ambient Operating Temperature: TMAX | 30 | oC | |||||||||||||||||||||||
Steps 1 & 2: Operating Conditions, Current Limit, & Circuit Breaker | |||||||||||||||||||||||||
Step 2: Current Limit and Circuit Breaker | Current Limit Threshold Voltage | 55 mV |
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Maximum Recommended Value for Effective Sense Resistance | 6.00 | mW | ||||||||||||||||||||||
Use External Resistor Divider to Reduce Effecitve RS | No | ||||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for RS | 5 | mW | |||||||||||||||||||||||
Recommended Value for RCL1 | NA | W | |||||||||||||||||||||||
Recommended Value for RCL2 | NA | W | |||||||||||||||||||||||
Enter value for RCL1 | 6 | W | |||||||||||||||||||||||
Steps 1 & 2: Operating Conditions, Current Limit, & Circuit Breaker | Enter value for RCL2 | 0.001 | W | ||||||||||||||||||||||
Effective Sense Resistance (RS,EFF) | 5.00 | mW | |||||||||||||||||||||||
Resulting Minimum Current Limit | 9.7 | A | |||||||||||||||||||||||
Resulting Typical Current Limit | 11.0 | A | |||||||||||||||||||||||
Resulting Maximum Current Limit | 12.3 | A | |||||||||||||||||||||||
Maximum Power Dissipation in RS | 0.8 | W | |||||||||||||||||||||||
Fault Response | Latch Off | ||||||||||||||||||||||||
Circuit Breaker to Current Limit Raitio | 1.9 x Current Limit | ||||||||||||||||||||||||
Step 3: MOSFET Selection | Q1 FET Name | CSD19536KTT |
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Estimated MOSFET RQJA | 30 | oC/W | ||||||||||||||||||||||
Number of MosFETs | 1 | # | |||||||||||||||||||||||
MOSFET On resistance @ TJ,DC | 3.5 | mW | |||||||||||||||||||||||
Maximum FET Junction Temperature | 175 | oC | |||||||||||||||||||||||
100ms SOA Current (re-use 1ms data if unavailable) @ VIN(MAX) | 100 | A | |||||||||||||||||||||||
Step 3: MOSFET Selection | 1ms SOA Current @ VIN(MAX) | 16 | A | ||||||||||||||||||||||
10ms SOA Current @ VIN(MAX) | 5 | A | |||||||||||||||||||||||
100ms Current at @ VIN(MAX) (enter 'NA' if not available) | 2.1 | A | |||||||||||||||||||||||
1s or DC SOA Current at @ VIN(MAX) (enter 'NA' if not available) | 1.5 | A | |||||||||||||||||||||||
Note: TI recommends choosing a FET with SOA current specified for 100ms and/or 1s or DC. If choosing a FET without these parameters, this calculator will estimate the values via extrapolation, which leaves an inherent associated risk. | FET Power dissapation at full load (per FET) | 0.2 | W | ||||||||||||||||||||||
Maximum steady state FET Junction Temperature (TJ,DC) | 36.7 | oC | |||||||||||||||||||||||
Minimum Power Limit to Ensure Vsns > 5mV (PLIM,MIN) | 52.0 | W | |||||||||||||||||||||||
Target Power Limit | 75.00 | W | |||||||||||||||||||||||
Calculated RPWR | 46.88 | kW | |||||||||||||||||||||||
Actual RPWR | 48 | kW | Note: Hover here to see the 3 values affecting this curve, consult a thermal expert if you are unsure! | ||||||||||||||||||||||
Actual PLIM | 76.80 | W | |||||||||||||||||||||||
Step 4: Startup | Load Turn-On Threshold | 0 | V |
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Startup Load Type | Constant Current | |||||||||||||||||||||||
Startup Load Value | 0 | A | |||||||||||||||||||||||
Use External Soft-Start Control (dv/dt) | No | ||||||||||||||||||||||||
Typical Start Time with Vinmax (Tstart) | 5.87 | ms | |||||||||||||||||||||||
IFET - ILOAD margin (lowest for Vout range) | 100% | ||||||||||||||||||||||||
Target Fault Timer: Tstart + Margin | 8.80 | ms | |||||||||||||||||||||||
Target Timer capacitance | 186.97 | nF | |||||||||||||||||||||||
Selected Timer capacitance | 200 | nF | |||||||||||||||||||||||
Final Fault Timer(Tfault) | 9.41 | ms | |||||||||||||||||||||||
Step 4: Startup | Derated SOA / PLIM | 3.22 | |||||||||||||||||||||||
Can a "hot" board be hotplugged | No | ||||||||||||||||||||||||
Recommended slew Rate (max) | 13.45 | V/ms | |||||||||||||||||||||||
Recommended slew Rate (min) | 0.11 | V/ms | |||||||||||||||||||||||
dv/dt rate on Vout | 2 | V/ms | |||||||||||||||||||||||
calculated SS capacitance | 8.00 | nF | |||||||||||||||||||||||
actual SS capacitance | 10 | nF | |||||||||||||||||||||||
actual typical dv/dt rate on Vout | 1.60 | V/ms | |||||||||||||||||||||||
SOA margin during start-up | 4.33 | ||||||||||||||||||||||||
Target Fault Time | 0.52 | ms | |||||||||||||||||||||||
Calculated Timer Capacitance | 11.05 | nF | |||||||||||||||||||||||
Actual Timer Capacitance ( pick one smaller than CT,CALC) | 10 | nF | |||||||||||||||||||||||
Actual Fault Time (Tfault) | 0.47 | ms | |||||||||||||||||||||||
SOA margin during "hot-short" or "start-into short" | 3.22 | ||||||||||||||||||||||||
Resulting Typical Insertion Delay Time | 145 | ms | |||||||||||||||||||||||
Resulting Typical Restart Time | 1881.29 | ms | |||||||||||||||||||||||
Step 5: UVLO, OVLO & PGD Thresholds | Select Option A or Option B | Option B | |||||||||||||||||||||||
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Desired Upper UVLO Threshold | 38 | V | ||||||||||||||||||||||
Desired Lower UVLO Threshold | 35 | V |
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Desired Upper OVLO Threshold | 65 | V | |||||||||||||||||||||||
Desired Lower OVLO Threshold | 63 | V | |||||||||||||||||||||||
Recommended Resistance for: R1 | 142.86 | kW | |||||||||||||||||||||||
R2 | 10.99 | kW | |||||||||||||||||||||||
Step 5: UVLO, OVLO & PGD Thresholds | R3 | 95.24 | kW | ||||||||||||||||||||||
R4 | 3.81 | kW | |||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for R1 | 150 | kW | |||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for R2 | 11.5 | kW | |||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for R3 | 95.3 | kW | |||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for R4 | 3.74 | kW | |||||||||||||||||||||||
Resulting Thresholds: | Minimum | Typical | Maximum | ||||||||||||||||||||||
Resulting Upper UVLO Threshold = | 36.21 | 38.26 | 40.31 | V | |||||||||||||||||||||
Resulting Lower UVLO Threshold = | 34.41 | 35.11 | 35.81 | V | |||||||||||||||||||||
Resulting Upper OVLO Threshold = | 64.88 | 66.20 | 67.53 | V | |||||||||||||||||||||
Resulting Lower OVLO Threshold = | 62.02 | 64.20 | 66.38 | V | |||||||||||||||||||||
Note: If any of the cells above are yellow, then these values are outside of the device's operating range. This will result in the device turning either on or off at its operating limits rather than at the user selected values in yellow. | |||||||||||||||||||||||||
Enter the Resistance for RPG | 10 | kW | |||||||||||||||||||||||
Design Summary | RSNS = | 5 | mW | ||||||||||||||||||||||
RCL1 = | DNP | W | |||||||||||||||||||||||
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RCL2 = | 0 | W | ||||||||||||||||||||||
RPWR = | 48 | kW | Settings | Units | |||||||||||||||||||||
CTIMER = | 200.00 | nF | Current limit | 11.0 | A | ||||||||||||||||||||
R1 = | 150 | kW | Power Limit | 77 | W | ||||||||||||||||||||
R2 = | 11.5 | kW | Circuit Breaker Current | 11.0 | A | ||||||||||||||||||||
R3 = | 95.3 | kW | Startup Time | 5.87 | ms | ||||||||||||||||||||
R4 = | 3.74 | kW | Insertion Delay | 145.5 | ms | ||||||||||||||||||||
Cdv/dt = | DNP | nF | Fault Timeout | 9.41 | ms | ||||||||||||||||||||
CIN = | 0.01 | µF | Restart Time During Fault | 1881.294 | ms | ||||||||||||||||||||
D1 | B380-13-F | Upper UVLO Threshold | 38.259 | V | |||||||||||||||||||||
D2 | DNP | Lower UVLO Threshold | 35.109 | V | |||||||||||||||||||||
Q1 | PSMN4R8-100BSE | Upper OVLO Threshold | 66.203 | V | |||||||||||||||||||||
Q2 | DNP | Lower OVLO Threshold | 64.202 | V | |||||||||||||||||||||
Z1 | 5.0SMDxx | ||||||||||||||||||||||||
Notes: | 1. Although not mandatory, CIN provides transient suppression at the VIN pin | ||||||||||||||||||||||||
2. A TVS clamp from VIN to GND is absolutely mandatory to clamp the voltage overshoot upon MOSFET turn-off, e.g. during circuit breaker | |||||||||||||||||||||||||
3. Componet tolerances not accounted for in Min/Max Calculations. | |||||||||||||||||||||||||
Start Up in to Short cases and inrush current limitation cases are happening as per the design requirements (Working).
We are facing the following issues during our testing,
1. During Hot start at the output, MOSFET is going bad.
Thanks and Best regards,
Adarsha V