Onsemi FPF2163/FPF2164/FPF2165：全功能负载开关的卓越之选

在电子设计领域，负载开关是保障系统稳定运行的关键组件之一。Onsemi推出的FPF2163、FPF2164和FPF2165系列负载开关，以其丰富的功能和出色的性能，为大电流条件下的系统和复杂应用提供了全面的保护。下面，我们就来深入了解一下这三款负载开关。

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产品概述

FPF2163、FPF2164和FPF2165是一系列功能强大的负载开关，它们内置了一个0.12Ω的限流P沟道MOSFET，可在1.8 - 5.5V的输入电压范围内稳定工作。当MOSFET关断且输出电压大于输入电压时，能够有效防止电流流动，避免电路出现异常。同时，这些器件还具备热关闭功能，当连续过流导致过热时，会自动关闭开关，保护部件不受损坏。

产品特性亮点

• 宽输入电压范围：1.8 - 5.5V的输入电压范围，使其能够适应多种不同的电源环境，提高了产品的通用性。
• 可调电流限值：支持0.15 - 1.5A的可调电流限值，通过选择外接电阻的大小，就能轻松实现电流限制的调节，满足不同应用场景的需求。
• 欠压闭锁与热关闭：欠压闭锁功能可在输入电压低于阈值时关闭开关，防止系统在低电压下工作；热关闭功能则能在过热时及时保护器件，确保系统的稳定性。
• 低关断电流：关断电流小于2μA，有效降低了功耗，延长了电池续航时间。
• 快速限流响应：具备快速的限流响应时间，其中中度过电流响应时间为5μs，硬短路响应时间仅为30ns，能够迅速应对过流情况，保护电路安全。
• 反向电流封锁：可防止电流从输出流向输入，对于标准的USB电源设计非常重要，能有效保护USB主机免受反向电流的损坏。

工作原理及特性

导通/关断控制

ON引脚用于控制开关状态，高电平时开关导通。不过，当$V_{IN}$欠压或结温超过140°C时，会优先关断开关。此外，过电流会使FPF2163和FPF2164的开关关闭，其中FPF2163具有自动重启功能，450ms后会自动打开开关；而FPF2164则需要再次切换ON引脚才能导通开关。FPF2165不会因过电流而关断，而是以恒流模式继续工作，同时欠压闭锁和热关断功能无效。

故障报告

一旦检测到过流、输入欠压或过温现象，FLAGB会发出故障模式信号。不同型号的器件在FLAGB的响应方式上有所不同，FPF2163和FPF2164在死区时间结束时FLAGB变为LO，FPF2165则会立刻变为LO。在自动重启时间内，FPF2165的FLAGB保持为LO；FPF2164的FLAGB会锁存于LO，需要切换ON引脚才能释放；FPF2165在故障结束时FLAGB会立刻恢复为HI。

电流限制

通过选择与ISET连接的外接电阻，可以调节电流限值。FPF2163和FPF2164有30ms的死区时间，在此期间开关作为恒流源工作，死区时间结束后开关关断；FPF2165没有死区时间，会持续以恒流状态工作。在重载或短路时，开关会进入短路电流限制模式，将电流限值降至62.5%，以降低功耗。

欠压闭锁

当输入电压低于欠压闭锁阈值时，开关会自动关闭。只有当ON引脚有效且输入电压提高到阈值之上时，开关才会导通，从而限制电流冲击。

反向电流封锁

整个FPF2163/65系列都具备反向电流封锁功能，能有效保护输入电源，防止电流从输出流向输入。当负载开关关闭时，该功能生效，且FLAGB操作独立于该功能，启用时不会报告故障。

热关闭

热关闭功能可防止晶圆内部或外部温度过高。当温度超过阈值时，FLAGB有效，开关关断；当温度降至阈值以下时，开关会自动导通。

应用信息

典型应用

这些负载开关适用于多种设备，如PDA、手机、GPS设备、MP3播放器、数码相机、外围端口、热交换电源等。

设置电流限制

通过ISET和GND之间外接的电阻来设置电流限制，计算公式为$R{SET}=frac{275.6}{I{LIM}}$（$R{SET}$单位为欧姆，$I{LIM}$单位为安培）。根据不同的应用需求，可以选择合适的电阻值来设置电流限制。

电容选择

• 输入电容：为防止开关导通时的瞬态电流冲击导致输入电源电压跌落，应在VIN和GND之间放置一个4.7μF的陶瓷电容$C{IN}$，且要靠近$V{IN}$引脚放置。使用更大的$C_{IN}$可进一步降低电压跌落。
• 输出电容：在Vout和GND之间放置一个0.1μF的电容$C{OUT}$，可防止开关关断时板寄生电感使Vout低于GND。对于FPF2163和FPF2164，总输出电容应低于最大值$C{OUT(max)}$，可通过公式$C{OUT(max)}=frac{I{LIM(max)}×t{BLANK(min)}}{V{IN}}$确定。

功率耗散

开关正常工作时，器件的功耗取决于所设置的电流限制。当器件达到电流限值且输出短接至地时，会出现最大功耗。不同型号的器件在最大功耗计算上有所不同，需要根据具体情况进行计算。

线路板布局

为实现最佳效果，线路应尽量短，输入和输出电容应尽可能靠近器件放置，以降低寄生电感。VIN、Vout和GND使用较宽敷线，有助于降低寄生电感和热阻。中间垫（引脚7）应连接至PCB板上的GND，以改善负载开关的热性能。布局不当可能导致结温升高，触发保护功能。

Onsemi的FPF2163、FPF2164和FPF2165系列负载开关凭借其丰富的功能和出色的性能，为电子工程师提供了一个可靠的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择和使用这些负载开关，以确保系统的稳定运行。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。