TPS25925x/6x eFuse：高效電路保護(hù)與電源管理解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電路保護(hù)和電源管理至關(guān)重要。德州儀器（TI）的TPS25925x/6x系列eFuse為我們提供了一個(gè)高度集成的解決方案，能夠有效應(yīng)對(duì)各種電路故障，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。本文將深入介紹TPS25925x/6x的特性、應(yīng)用、設(shè)計(jì)要點(diǎn)等內(nèi)容，希望能為電子工程師們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

文件下載：tps25926.pdf

一、產(chǎn)品概述

TPS25925x/6x系列包括TPS259250、TPS259251、TPS259260和TPS259261等型號(hào)。其中，TPS25926x適用于12V系統(tǒng)，而TPS25925x則針對(duì)5V系統(tǒng)。該系列產(chǎn)品采用了小巧的10L（3mm x 3mm）VSON封裝，具有集成度高、外部組件少等優(yōu)點(diǎn)，能提供多種保護(hù)模式，有效抵御過載、短路、電壓浪涌和過大的浪涌電流。

1.1 主要特性

• 集成MOSFET：內(nèi)置30mΩ的Pass MOSFET，減少了外部組件的使用，降低了成本和電路板空間。
• 固定過壓鉗位：TPS25925x的過壓鉗位為6.1V，TPS25926x為15V，能有效保護(hù)設(shè)備免受過高電壓的損害。
• 可調(diào)電流限制：電流限制范圍為2A至5A，精度為±15%，可通過單個(gè)外部電阻進(jìn)行設(shè)置。
• 可編程輸出壓擺率和欠壓鎖定（UVLO）：用戶可以通過連接電容到dV/dT引腳來控制輸出電壓的上升速率，同時(shí)UVLO功能可防止設(shè)備在輸入電壓過低時(shí)工作。
• 內(nèi)置熱關(guān)斷功能：當(dāng)設(shè)備溫度超過150°C時(shí)，熱關(guān)斷電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉內(nèi)部MOSFET，保護(hù)設(shè)備安全。
• UL認(rèn)證：獲得UL 2367認(rèn)證（文件編號(hào)E339631），滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

TPS25925x/6x廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）和固態(tài)硬盤（SSD）、機(jī)頂盒、服務(wù)器和輔助電源、PCI和PCIe卡以及適配器供電設(shè)備等。

二、產(chǎn)品詳細(xì)介紹

2.1 引腳配置與功能

TPS25925x/6x采用10引腳VSON封裝，各引腳功能如下：

• dV/dT：通過連接電容到GND來控制輸出電壓的上升速率。
• EN/UVLO：作為使能引腳，高電平使能內(nèi)部MOSFET，低電平關(guān)閉；同時(shí)也可用于設(shè)置欠壓鎖定閾值。
• VIN：輸入電源電壓引腳。
• OUT：設(shè)備的輸出引腳。
• ILIM：通過連接電阻到GND來設(shè)置過載和短路電流限制。

2.2 工作原理

設(shè)備通過監(jiān)測(cè)VIN總線，當(dāng)VIN超過欠壓鎖定閾值（ (V{UVR}) ）時(shí)，采樣EN/UVLO引腳。若該引腳為高電平，則內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通，電流從VIN流向OUT。在正常工作過程中，設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電流和輸入電壓，確保不超過可調(diào)的過載電流限制 (I{OL}) ，并將輸入電壓尖峰安全鉗位到 (V{OVC}) 水平。當(dāng)設(shè)備溫度超過熱關(guān)斷閾值（ (T{SHDN}) ，通常為150°C）時(shí)，熱關(guān)斷電路會(huì)關(guān)閉內(nèi)部MOSFET，斷開負(fù)載與電源的連接。

2.3 功能模式

• TPS259250/60：當(dāng)發(fā)生熱關(guān)斷時(shí)，輸出保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，直到設(shè)備電源重啟或EN/UVLO引腳被切換（先拉低再拉高）。
• TPS259251/61：熱關(guān)斷后，設(shè)備會(huì)在溫度下降到 (T_{SHDN}-10^{circ}C) 后開始145ms的自動(dòng)重試周期，直到故障清除。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 電流限制設(shè)置

通過在ILIM引腳連接電阻 (R{ILIM}) 來設(shè)置過載電流限制 (I{OL}) ，計(jì)算公式為 (I{OL}=(0.7 + 3×10^{-5}×R{ILIM})) 。例如，當(dāng) (I{OL}=3.7A) 時(shí)， (R{ILIM}) 約為100kΩ，可選擇最接近的1%公差標(biāo)準(zhǔn)電阻。

3.2 欠壓鎖定設(shè)置

欠壓鎖定（UVLO）閾值可通過外部電阻分壓器網(wǎng)絡(luò) (R{1}) 和 (R{2}) 進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算公式為 (V{(UV)}=frac{R{1}+R{2}}{R{2}}×V{ENR}) ，其中 (V{ENR}) 為使能電壓上升閾值（1.4V）。在選擇 (R{1}) 和 (R{2}) 時(shí)，需要考慮輸入電源的可接受泄漏電流。

3.3 輸出電壓上升時(shí)間設(shè)置

輸出電壓上升時(shí)間 (T{dVdT}) 可通過連接電容 (C{dVdT}) 到dV/dT引腳來控制。計(jì)算公式為 (T{dVdT}=10^{6}×V{IN}×(C{dVdT}+70pF)) 。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)負(fù)載情況和熱關(guān)斷限制來選擇合適的 (C{dVdT}) 值，以確保設(shè)備在啟動(dòng)過程中不會(huì)因過熱而觸發(fā)熱關(guān)斷。

3.4 支持組件選擇

• (C_{VIN}) ： 作為旁路電容，用于控制瞬態(tài)電壓、單位發(fā)射和局部電源噪聲，建議取值范圍為0.001μF至0.1μF。
• 保護(hù)器件：如TVS、肖特基二極管等，應(yīng)放置在靠近被保護(hù)設(shè)備的位置，并使用短走線以減少電感。

四、布局指南

4.1 去耦電容

在IN端子和GND之間建議使用0.01μF或更大的陶瓷去耦電容，對(duì)于熱插拔應(yīng)用，若輸入電源路徑電感可忽略不計(jì)，可適當(dāng)減少或消除該電容。去耦電容應(yīng)盡可能靠近設(shè)備的IN和GND端子，以減小旁路電容連接、IN端子和IC的GND端子形成的環(huán)路面積。

4.2 高電流路徑

高電流承載的電源路徑連接應(yīng)盡可能短，并確保能夠承載至少兩倍的滿載電流。

4.3 接地

GND端子應(yīng)連接到PCB的接地平面，PCB接地應(yīng)為銅平面或島上的銅層。

4.4 支持組件布局

所有TPS25925x/6x的支持組件（如 (R{ILIM}) 、 (C{dVdT}) 和ENUV電阻）應(yīng)靠近其連接引腳，并將組件的另一端以最短的走線連接到設(shè)備的GND引腳，以減少寄生效應(yīng)。

五、總結(jié)

TPS25925x/6x系列eFuse是一款功能強(qiáng)大、集成度高的電路保護(hù)和電源管理解決方案，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師們需要根據(jù)具體需求合理設(shè)置電流限制、欠壓鎖定和輸出電壓上升時(shí)間等參數(shù)，并遵循布局指南進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，以確保設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。希望本文能幫助電子工程師們更好地理解和應(yīng)用TPS25925x/6x系列產(chǎn)品。

你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否遇到過類似eFuse的應(yīng)用問題？你對(duì)TPS25925x/6x的性能和應(yīng)用有什么獨(dú)特的見解嗎？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。