セクション 3.2 で述べられた問題を解決するために、TI の eFuse は ACS を実装しており、電流が一定のスレッショルドを超えた際に動作します。アクティブ電流共有ループは、FET の Rdson を制御することで動作します。より多くの電流を流している eFuse は、電流を抑制するために Rdson をわずかに上昇させ、他のデバイスがより多くの電流を流せるようにして、電流の再分配またはバランス調整を実現します。

ACS のスレッショルドを低く設定すると、経路全体の抵抗が増加し、低い電流時でも不要に電力損失や自己発熱が増大します。同時に、これにより長期的な信頼性の面で直接的な利得が得られるわけではありません。

アクティブ電流共有のスレッショルドは、各デバイスの最大定格直流電流に設定する必要があります。最適な設定値は、各デバイスの過電流保護スレッショルドに近い値とすることです。なお、この過電流スレッショルドはデバイス間の不整合の影響を受けません。ただし、システムの負荷電流が最大直流電流に近づき始めると、アクティブ電流共有が作動するようになっており、これにより長時間その領域で動作するシステムにとっては、長期的な信頼性の観点から非常に有効です。負荷電流がこのポイントをさらに超えて増加した場合 (負荷トランジェントや障害時など)、アクティブ電流共有ループは無効化され、代わりにブランキング タイマー付きの過電流保護回路により保護が行われます。

デバイスがアクティブ電流共有に移行する電流スレッショルドは、VREF と RILIM の値に依存します。TPS1685 設計計算ツール を用いて R_IREF、V_IREF、および R_ILIM の値を決定できます。

式 3 は ACS スレッショルドに基づいて RILIM 抵抗を決定するために使用されます。

図 3-4 共通の過電流制限と ACS を用いて、80A の負荷電流をサポートするために並列接続された eFuse デバイス

性能評価のために、図 図 3-5 に示すように負荷電流を 2A ずつ段階的に増加させます。電流ステップの初期段階では、eFuse が不均一な電流を分担している様子が確認できます。ACS により、各 eFuse を流れる電流が次第に収束していく様子が確認できます。

この波形は、図 表 3-1 に示されたシステム パラメータを用いて取得したものです。

図 3-5 ACS を用いた 4 個の TPS1685 eFuse 間の電流分担

TPS1685x は、起動時に独自の電流バランシング機構を実装しており、並列に接続された 複数の TPS1685x デバイスが突入電流を共有し、すべてのデバイスに熱ストレスを分散できるようにします。この機能は、すべてのデバイスで正常な起動を完了し、一部の eFuse が早期にサーマル シャットダウンに至るシナリオを回避するのに役立ちます。これは、並列チェーンの突入電流能力が実質的に向上します。突入性能の向上により、突入時間やシステムの信頼性を損なうことなく、大容量の負荷コンデンサを高電流プラットフォーム上でサポート可能になります。

図 3-6 起動時における 4 個の TPS1685 eFuse 間の電流分布