TPS2041B-Q1 汽车级 0.5A 负载、2.7-5.5V、105mΩ USB 电源开关数据手册

TPS20xxB-Q1 配电开关适用于可能遇到高电容负载和短路的应用。这些器件集成了 105mΩ N 沟道 MOSFET 电源开关，适用于需要在单个封装中集成多个电源开关的配电系统。每个开关都由一个逻辑使能输入控制。栅极驱动由内部电荷泵提供，旨在控制电源开关的上升时间和下降时间，以最大限度地减少开关期间的电流浪涌。该电荷泵无需外部元件，并允许在低至 2.7 V 的电源下工作。
*附件：tps2041b-q1.pdf

当输出负载超过限流阈值或出现短路时，该器件通过切换到恒流模式，将过流 （OCx） 逻辑输出拉低，将输出电流限制在安全水平。当持续的严重过载和短路增加开关中的功率耗散，导致结温升高时，热保护电路会关闭开关以防止损坏。一旦器件充分冷却，就会自动从热关断中恢复。内部电路确保开关保持关闭状态，直到出现有效的输入电压。该配电开关旨在将电流限制设置为 1 A（典型值）。

特性

• 适用于汽车应用
• 符合 AEC-Q100 标准，结果如下：
  • 器件温度等级 1：-40°C 至 125°C 环境工作温度范围
  • 器件 HBM ESD 分类 2 级
  • 器件 CDM ESD 分类等级 C6
  • 器件 MM ESD 分类等级 M0
• 105mΩ 高侧 MOSFET
• 500mA 连续电流
• 热保护和短路保护
• 精确电流限制：0.75 A（最小值）、1.25 A（最大值）
• 工作范围：2.7 V 至 5.5 V
• 0.6 ms 典型上升时间
• 欠压锁定
• 抗毛刺故障报告 （OC)
• 上电期间无 OC 毛刺
• 最大待机电源电流：1 μA（单通道、双通道）或 2 μA（三通道、四通道）
• 双向开关

参数

方框图

一、产品概述

• ‌产品系列‌：TPS20xxB-Q1
• ‌类型‌：电流限制型电源分配开关
• ‌应用场景‌：适用于需要处理重电容负载和短路保护的汽车电子设备

二、主要特性

• ‌AEC-Q100认证‌：适用于汽车电子应用，温度等级为-40°C至125°C
• ‌高侧MOSFET‌：集成105mΩ N-channel MOSFET，提供500mA连续电流
• ‌热保护与短路保护‌：内置热保护和短路保护功能，防止过载和短路损坏
• ‌电流限制‌：准确的电流限制，最小0.75A，最大1.25A
• ‌工作电压范围‌：2.7V至5.5V
• ‌低待机功耗‌：最大1μA（单通道）/ 2μA（多通道）待机供电电流
• ‌双向开关‌：支持双向电流流动
• ‌软启动‌：通过内部电荷泵实现软启动，减少启动时的电流冲击
• ‌符合标准‌：通过UL认证

三、引脚与功能

• ‌引脚配置‌：根据封装不同，引脚数量有所不同（如SOT-23封装为5引脚，SOIC封装为8引脚）
• ‌主要功能引脚‌：
  • ‌IN‌：电源输入
  • ‌EN‌：使能输入，低电平有效（TPS2041B-Q1）或高电平有效（TPS2051B-Q1）
  • ‌OUT‌：电源输出
  • ‌OC‌：过流指示，开漏输出，低电平有效
  • ‌GND‌：地

四、电气特性

• ‌静态漏源导通电阻‌：在5V操作时，典型值为105mΩ
• ‌上升时间‌：典型值为0.6ms
• ‌下降时间‌：未具体给出，但提到通过内部电荷泵控制以减小电磁干扰
• ‌过流保护阈值‌：根据应用条件可调，最小0.75A，最大1.25A
• ‌热关断阈值‌：约135°C，恢复温度为125°C

五、应用与实现

• ‌典型应用‌：USB电源分配、重电容负载处理、短路保护、热插拔应用
• ‌设计指南‌：提供了详细的设计步骤和参数选择指南，包括输入/输出电容的选择、布局布线建议等
• ‌热设计考虑‌：讨论了热保护机制，并提供了计算结温的方法，以确保设备在安全工作范围内运行

六、封装与尺寸

• ‌封装类型‌：包括SOT-23（5引脚）、SOIC（8引脚）等多种封装形式
• ‌尺寸‌：具体尺寸因封装类型而异，如SOT-23封装的尺寸为2.80mm × 2.90mm

七、结论

TPS2041B-Q1是一款专为汽车电子应用设计的电流限制型电源分配开关。其集成了高侧MOSFET、热保护和短路保护功能，具有低待机功耗和软启动特性。通过AEC-Q100认证，适用于-40°C至125°C的宽温度范围。TPS2041B-Q1提供了灵活的配置选项和详细的设计指南，以满足不同应用场景的需求。