深入解析TPS25927x：高性能eFuse的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電路保護(hù)和電源管理至關(guān)重要。TPS25927x系列eFuse作為一款高度集成的解決方案，為工程師們提供了可靠的電路保護(hù)和電源管理功能。今天，我們就來(lái)深入探討一下TPS25927x的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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產(chǎn)品概述

TPS25927x是德州儀器（TI）推出的一款eFuse，具有4.5V至18V的保護(hù)范圍，集成了28mΩ的Pass MOSFET，絕對(duì)最大電壓可達(dá)20V。它支持1A至5A的可調(diào)電流限制（(I{LIMIT})），在3.7A時(shí)的(I{LIMIT})精度為±8%，還具備反向電流阻斷功能。此外，該器件還支持可編程的輸出擺率（OUT Slew Rate）和欠壓鎖定（UVLO），內(nèi)置熱關(guān)斷功能，并且通過(guò)了UL 2367認(rèn)證。

產(chǎn)品特性

寬電壓保護(hù)范圍

TPS25927x能夠在4.5V至18V的電壓范圍內(nèi)提供可靠的保護(hù)，絕對(duì)最大電壓可達(dá)20V，適用于多種電源應(yīng)用。

可調(diào)電流限制

通過(guò)一個(gè)外部電阻，用戶可以輕松設(shè)置過(guò)載和短路電流限制，范圍為1A至5A，并且在3.7A時(shí)的精度為±8%，確保了精確的電流控制。

反向電流阻斷

支持反向電流阻斷功能，能夠防止電流從負(fù)載流向電源，保護(hù)電路免受反向電流的影響。

可編程輸出擺率和UVLO

用戶可以通過(guò)連接一個(gè)電容到dV/dT引腳來(lái)控制輸出電壓的上升速率，同時(shí)還可以通過(guò)EN/UVLO引腳設(shè)置欠壓鎖定閾值，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。

熱關(guān)斷保護(hù)

內(nèi)置熱關(guān)斷功能，當(dāng)器件溫度超過(guò)150°C時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉內(nèi)部MOSFET，防止器件過(guò)熱損壞。

小封裝設(shè)計(jì)

采用10引腳（3mm x 3mm）的VSON封裝，占用空間小，適合高密度電路板設(shè)計(jì)。

應(yīng)用領(lǐng)域

TPS25927x廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，包括：

• 硬盤(pán)（HDD）和固態(tài)硬盤(pán)（SSD）驅(qū)動(dòng)器：保護(hù)電源電路，防止過(guò)流和短路損壞。
• 機(jī)頂盒：提供可靠的電源管理和電路保護(hù)。
• 服務(wù)器和輔助電源：確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。
• 風(fēng)扇控制：控制風(fēng)扇的電流和電壓，提高風(fēng)扇的效率和壽命。
• PCI/PCIe卡：保護(hù)PCI/PCIe接口的電源電路。
• 適配器供電設(shè)備：為適配器供電的設(shè)備提供保護(hù)和電源管理。

引腳配置與功能

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電流限制設(shè)置

通過(guò)在ILIM引腳連接一個(gè)電阻到GND，可以設(shè)置過(guò)載和短路電流限制。計(jì)算公式為： [I{OL} = (0.7 + 3 × 10^{-5} × R{ILIM})] 其中，(I{OL})為過(guò)載電流限制，(R{ILIM})為ILIM引腳連接的電阻值。

輸出電壓上升速率控制

通過(guò)在dV/dT引腳連接一個(gè)電容到GND，可以控制輸出電壓的上升速率。計(jì)算公式為： [frac{dV{OUT}}{dt} = frac{dV{dT} × GAIN{dVdT}}{C{dVdT} + C{INT}}] 其中，(frac{dV{OUT}}{dt})為輸出電壓的上升速率，(dV{dT})為dV/dT引腳的電壓，(GAIN{dVdT})為dV/dT到OUT的增益，(C{dVdT})為連接到dV/dT引腳的電容值，(C{INT})為內(nèi)部電容值。

欠壓鎖定設(shè)置

通過(guò)在EN/UVLO引腳連接一個(gè)電阻分壓器，可以設(shè)置欠壓鎖定閾值。計(jì)算公式為： [V{(UV)} = frac{R{1} + R{2}}{R{2}} × V{ENR}] 其中，(V{(UV)})為欠壓鎖定閾值，(R{1})和(R{2})為電阻分壓器的電阻值，(V_{ENR})為使能電壓上升閾值。

熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)器件溫度超過(guò)150°C時(shí)，熱關(guān)斷電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉內(nèi)部MOSFET，防止器件過(guò)熱損壞。在TPS259270中，輸出將保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，直到電源重啟或EN/UVLO引腳被切換；而在TPS259271中，器件會(huì)在溫度下降到(T_{SHDN} - 10°C)后嘗試重新啟動(dòng)。

應(yīng)用示例

簡(jiǎn)單2.1A eFuse保護(hù)電路

設(shè)計(jì)步驟

1. 編程電流限制閾值：根據(jù)公式(R{ILIM} = frac{I{OL} - 0.7}{3 × 10^{-5}})，計(jì)算得到(R_{ILIM} = 45.3kΩ)，選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)值電阻，公差為1%。
2. 設(shè)置欠壓鎖定設(shè)置點(diǎn)：使用外部電阻分壓器(R{1})和(R{2})來(lái)調(diào)整欠壓鎖定（UVLO）跳閘點(diǎn)。計(jì)算公式為(V{(UV)} = frac{R{1} + R{2}}{R{2}} × V{ENR})，其中(V{ENR} = 1.4V)為使能電壓上升閾值。對(duì)于默認(rèn)的UVLO(V{UVR} = 4.3V)，選擇(R{2} = OPEN)，(R_{1} = 1MΩ)。
3. 設(shè)置輸出電壓上升時(shí)間：根據(jù)負(fù)載情況，計(jì)算啟動(dòng)時(shí)的功率損耗，并選擇合適的(C_{dVdT})電容來(lái)控制輸出電壓的上升速率，避免熱關(guān)斷。
4. 選擇支持組件：選擇合適的(C_{VIN})旁路電容來(lái)控制瞬態(tài)電壓、單位發(fā)射和局部電源噪聲。

總結(jié)

TPS25927x系列eFuse是一款高性能的電路保護(hù)和電源管理解決方案，具有寬電壓保護(hù)范圍、可調(diào)電流限制、反向電流阻斷、可編程輸出擺率和UVLO等特性，適用于多種電子設(shè)備。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求合理設(shè)置電流限制、輸出電壓上升速率、欠壓鎖定閾值等參數(shù)，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能夠?qū)?a target="_blank">電子工程師們?cè)谑褂肨PS25927x進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。

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