带可调限流的全功能负载开关FPF2193、FPF2194和FPF2195解析

在电子设备日益复杂的今天，负载开关的性能和功能对于系统的稳定性和安全性至关重要。今天我们就来深入了解一下安森美（onsemi）的带可调限流的全功能负载开关FPF2193、FPF2194和FPF2195。

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产品简介

FPF2193、FPF2194和FPF2195构成了一个负载开关系列，主要为可能会遇到大电流条件的系统和负载提供全面的保护。这些器件集成了55mΩ限流P沟道MOSFET，可在1.8至5.5V的输入电压范围内工作。当MOSFET处于关闭状态，并且输出电压高于输入电压时，会阻止电流从输出流向输入。

特性亮点

宽输入电压范围

输入电压范围为1.8至5.5V，这使得该系列负载开关能够适应多种不同的电源环境，具有更广泛的应用场景。

可调限流

可调限流范围为0.1至1.5A，最小限流可设为低至45mA。通过选择与ISET连接的外接电阻，可以灵活调节电流限值，满足不同负载的需求。

多重保护功能

• 欠压锁定：当输入电压低于欠压闭锁阈值时，开关会自动关闭，保护系统免受低电压影响。
• 热关断：当持续的过流条件导致过热时，热关断功能会关闭开关，防止损坏部件。当晶圆温度降至阈值温度以下时，开关将再次自动导通。
• 反向电流封锁：可保护输入电源，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。

快速响应

具有快速限流响应时间，5μs到中度过流，30ns到短路，能够及时应对突发的电流变化。

低关断电流

关断电流小于2μA，有助于降低系统功耗，提高能源效率。

引脚说明

引脚号	名称	说明
C1	ISET	电流限制设置输入。ISET与地之间的电阻设置开关的限流值。
B2	VIN	电源输入。输入电源开关和IC的电源电压。
B1	VOUT	开关输出。电源开关的输出。
A1	FLAGB	故障输出。低电平有效，打开漏极输出，其指示欠压或过温状态下的电流过大。
C2	GND	接地。
A2	ON	导通控制输入，高电平有效。

工作模式与故障处理

导通/关断控制

ON引脚控制开关状态，高电平时开关导通。但在VIN欠压、结温超过140°C或过电流等情况下，开关会被关闭。其中，FPF2193具有自动重启功能，可在450ms后自动重新启动开关；FPF2194则需要手动切换ON引脚才能再次启动开关；FPF2195不会因过电流而关断，而是在ON有效期间以恒流模式继续工作。

故障报告

一旦检测到过流、输入欠压或过温现象，FLAGB通过启动低电平发出故障模式信号。不同型号的FLAGB响应时间和恢复方式有所不同。

电流限制

电流限制可确保通过开关的电流不会超过最大值。FPF2193和FPF2194具有30ms死区时间，期间开关作为恒流源工作，死区时间结束后开关关断；FPF2195没有死区时间，将持续以恒流状态工作。在短路情况下，输出电压降至VsCTH以下，电流限制值会重新调整。

应用信息

设置电流限制

可通过ISET和GND之间外接的电阻来设置电流限制，公式为(R{SET}=frac{551.6}{I{LIM}}) ，其中(R{SET})单位为Ω，(I{SET})单位为A。同时，文档中还提供了不同电流限值对应的(R_{SET})值表格，方便工程师选择合适的电阻。

电容选择

• 输入电容：为防止开关导通时的瞬态电流冲击造成输入电源电压跌落，应在VIN和GND之间放置一个电容，通常靠近引脚放置一个0.1μF的陶瓷电容(C_{IN})即可，也可使用更大值的电容进一步降低电压跌落。
• 输出电容：应在VOUT和GND之间放置一个0.1μF的电容器(C{OUT})。对于FPF2193和FPF2194，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。

  功耗计算

  开关正常工作期间，器件的功耗取决于所设置的电流限制。不同型号在输出短路等情况下的最大功耗计算方式不同，需要根据具体情况进行评估。

线路板布局建议

为了实现最佳效果，所有线路应尽量短。输入和输出电容应尽可能靠近器件放置，以降低正常和短路工作时的寄生电感。VIN、VOUT和GND引脚使用较宽敷线，有助于降低寄生电感和壳至环境的热阻。

订购信息

不同型号的器件在电流限值、电流限制死区时间、自动重启时间等方面存在差异，工程师可根据具体需求进行选择。需要注意的是，部分器件已停止推荐用于新设计，如需相关信息可联系安森美代表。

总的来说，FPF2193、FPF2194和FPF2195系列负载开关凭借其丰富的功能和良好的性能，为电子工程师在设计系统和负载保护电路时提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求和场景，合理选择器件和设置参数，以确保系统的稳定运行。你在使用这类负载开关时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。