‌STELPD01电子负载开关技术详解与应用指南

STMicroelectronics STELPD01电子负载开关是用于电源轨保护应用的集成电子电源开关。它可以精确检测过流和过压情况并作出反应。发生过载情况时，该器件进入开路状态，从电源断开负载。可以驱动外部功率MOSFET，以便在故障情况下管理功率损耗保护。在输入端出现过压时，该器件将输出调节为预设的17.5V值。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STELPD01电子负载开关数据手册.pdf

欠压闭锁可防止负载发生故障，如果导轨电压过低，则保持器件断开。STMicroelectronics STELPD01具有可调导通转换率，有助于在启动和热插拔操作期间保持对浪涌电流的控制。

特性

• 宽输入电压范围：4V至18V
• 输出过压钳位：17.5V（典型值）
• 绝对最大电压：23.5V
• 最大连续电流：5A
• 可调节电流限制，具有断路器功能
• 热保护
• 输入欠压闭锁
• 启动期间具有低浪涌电流
• 集成40mΩ功率FET
• EN/Fault引脚
• 针对输出电压的可调压摆率
• 栅极控制引脚，用于反向电流阻断FET
• 闩锁或自动重试
• 采用DFN10L (3mm x 3mm) 封装

框图

STELPD01电子负载开关技术详解与应用指南‌

‌一、器件概述‌
STELPD01是STMicroelectronics推出的集成电子负载开关，专为电源轨保护应用设计。该器件采用DFN10L（3×3 mm）封装，具备4V至18V宽输入电压范围、5A持续电流能力及多重保护机制，适用于工业系统、Type-C/USB PD供电管理等场景。

‌二、核心技术特性‌

1. ‌精准电源保护‌
   • ‌过压钳位‌：当输入电压超过阈值时，输出被钳位在典型值17.5V，避免后级电路受损。
   • ‌可调电流限制‌：通过外部电阻（RLIM）设定过流阈值（1.4A至6.45A），配合断路器功能在1.5μs内断开负载通路。
   • ‌热保护‌：结温超过165°C时自动关断， hysteresis为20°C。
2. ‌动态控制能力‌
   • ‌软启动调节‌：通过dV/dt引脚外接电容（如560pF）控制输出电压斜率，抑制浪涌电流。计算公式：
     **Δt(ms) = 0.0024 × VIN(V) × CdV/dt(pF) + 0.1 × VIN(V)
   • ‌反向电流阻断‌：VG引脚可驱动外部MOSFET，在输入断电或故障时阻断电流反向流动。
3. ‌低损耗设计‌
   • ‌集成40mΩ功率FET‌：在25°C时导通电阻典型值42mΩ（VIN=15V）。

‌三、关键参数解析‌

1. ‌电气性能‌（VIN=5V, TA=25°C条件下）：
   • 欠压锁定阈值（VUVLO）：2.9V（典型值）
   • 关断态漏电流：<1mV（VIN=18V）
   • 工作偏置电流：300μA（VIN=5V）
2. ‌热管理数据‌：
   • 结到环境热阻（RθJA）：53°C/W（4层PCB）
   • 最大结温（TJ-MAX）：125°C

‌四、典型应用电路设计‌

1. ‌基础保护电路‌
   • 输入电容（CIN）≥1μF，输出电容（COUT）≥1μF
   • 电流限制电阻（RLIM）选择示例：| RLIM(Ω) | ILIM(A) |
     | ---------- | --------- |
     | 51 | 3.0 |
     | 120 | 2.1 |
     | 300 | 1.4 |
2. ‌增强型设计‌
   • ‌反向电流保护‌：在VOUT端串联外部MOSFET（M1），由VG引脚控制其通断。

‌五、设计注意事项‌

1. ‌布局优化‌
   • 输入/输出电容需贴近器件引脚布局
   • 散热焊盘必须连接至大面积铺铜（建议接GND）
2. ‌故障处理模式‌
   • ‌ 锁存版本（STELPD01） ‌：故障后EN/Fault引脚输出中间电平（VI(INT)），需通过断电或EN引脚复位。

‌六、选型与扩展‌

1. ‌型号对比‌

   型号	故障响应	EN/Fault启动状态
   STELPD01PUR	锁存关断	高电平（自动启动）
   STELPD01APUR	自动重试	低电平激活

2. ‌外围器件推荐‌

   • 输入电容：1μF陶瓷电容（长导线供电时需增大容量）
   • TVS二极管：用于吸收输入电感引起的电压尖峰