Onsemi FPF2163/FPF2164/FPF2165：全功能負載開關的卓越之選

在電子設計領域，負載開關是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵組件之一。Onsemi推出的FPF2163、FPF2164和FPF2165系列負載開關，以其豐富的功能和出色的性能，為大電流條件下的系統(tǒng)和復雜應用提供了全面的保護。下面，我們就來深入了解一下這三款負載開關。

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產品概述

FPF2163、FPF2164和FPF2165是一系列功能強大的負載開關，它們內置了一個0.12Ω的限流P溝道MOSFET，可在1.8 - 5.5V的輸入電壓范圍內穩(wěn)定工作。當MOSFET關斷且輸出電壓大于輸入電壓時，能夠有效防止電流流動，避免電路出現異常。同時，這些器件還具備熱關閉功能，當連續(xù)過流導致過熱時，會自動關閉開關，保護部件不受損壞。

產品特性亮點

• 寬輸入電壓范圍：1.8 - 5.5V的輸入電壓范圍，使其能夠適應多種不同的電源環(huán)境，提高了產品的通用性。
• 可調電流限值：支持0.15 - 1.5A的可調電流限值，通過選擇外接電阻的大小，就能輕松實現電流限制的調節(jié)，滿足不同應用場景的需求。
• 欠壓閉鎖與熱關閉：欠壓閉鎖功能可在輸入電壓低于閾值時關閉開關，防止系統(tǒng)在低電壓下工作；熱關閉功能則能在過熱時及時保護器件，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
• 低關斷電流：關斷電流小于2μA，有效降低了功耗，延長了電池續(xù)航時間。
• 快速限流響應：具備快速的限流響應時間，其中中度過電流響應時間為5μs，硬短路響應時間僅為30ns，能夠迅速應對過流情況，保護電路安全。
• 反向電流封鎖：可防止電流從輸出流向輸入，對于標準的USB電源設計非常重要，能有效保護USB主機免受反向電流的損壞。

工作原理及特性

導通/關斷控制

ON引腳用于控制開關狀態(tài)，高電平時開關導通。不過，當$V_{IN}$欠壓或結溫超過140°C時，會優(yōu)先關斷開關。此外，過電流會使FPF2163和FPF2164的開關關閉，其中FPF2163具有自動重啟功能，450ms后會自動打開開關；而FPF2164則需要再次切換ON引腳才能導通開關。FPF2165不會因過電流而關斷，而是以恒流模式繼續(xù)工作，同時欠壓閉鎖和熱關斷功能無效。

故障報告

一旦檢測到過流、輸入欠壓或過溫現象，FLAGB會發(fā)出故障模式信號。不同型號的器件在FLAGB的響應方式上有所不同，FPF2163和FPF2164在死區(qū)時間結束時FLAGB變?yōu)長O，FPF2165則會立刻變?yōu)長O。在自動重啟時間內，FPF2165的FLAGB保持為LO；FPF2164的FLAGB會鎖存于LO，需要切換ON引腳才能釋放；FPF2165在故障結束時FLAGB會立刻恢復為HI。

電流限制

通過選擇與ISET連接的外接電阻，可以調節(jié)電流限值。FPF2163和FPF2164有30ms的死區(qū)時間，在此期間開關作為恒流源工作，死區(qū)時間結束后開關關斷；FPF2165沒有死區(qū)時間，會持續(xù)以恒流狀態(tài)工作。在重載或短路時，開關會進入短路電流限制模式，將電流限值降至62.5%，以降低功耗。

欠壓閉鎖

當輸入電壓低于欠壓閉鎖閾值時，開關會自動關閉。只有當ON引腳有效且輸入電壓提高到閾值之上時，開關才會導通，從而限制電流沖擊。

反向電流封鎖

整個FPF2163/65系列都具備反向電流封鎖功能，能有效保護輸入電源，防止電流從輸出流向輸入。當負載開關關閉時，該功能生效，且FLAGB操作獨立于該功能，啟用時不會報告故障。

熱關閉

熱關閉功能可防止晶圓內部或外部溫度過高。當溫度超過閾值時，FLAGB有效，開關關斷；當溫度降至閾值以下時，開關會自動導通。

應用信息

典型應用

這些負載開關適用于多種設備，如PDA、手機、GPS設備、MP3播放器、數碼相機、外圍端口、熱交換電源等。

設置電流限制

通過ISET和GND之間外接的電阻來設置電流限制，計算公式為$R{SET}=frac{275.6}{I{LIM}}$（$R{SET}$單位為歐姆，$I{LIM}$單位為安培）。根據不同的應用需求，可以選擇合適的電阻值來設置電流限制。

電容選擇

• 輸入電容：為防止開關導通時的瞬態(tài)電流沖擊導致輸入電源電壓跌落，應在VIN和GND之間放置一個4.7μF的陶瓷電容$C{IN}$，且要靠近$V{IN}$引腳放置。使用更大的$C_{IN}$可進一步降低電壓跌落。
• 輸出電容：在Vout和GND之間放置一個0.1μF的電容$C{OUT}$，可防止開關關斷時板寄生電感使Vout低于GND。對于FPF2163和FPF2164，總輸出電容應低于最大值$C{OUT(max)}$，可通過公式$C{OUT(max)}=frac{I{LIM(max)}×t{BLANK(min)}}{V{IN}}$確定。

功率耗散

開關正常工作時，器件的功耗取決于所設置的電流限制。當器件達到電流限值且輸出短接至地時，會出現最大功耗。不同型號的器件在最大功耗計算上有所不同，需要根據具體情況進行計算。

線路板布局

為實現最佳效果，線路應盡量短，輸入和輸出電容應盡可能靠近器件放置，以降低寄生電感。VIN、Vout和GND使用較寬敷線，有助于降低寄生電感和熱阻。中間墊（引腳7）應連接至PCB板上的GND，以改善負載開關的熱性能。布局不當可能導致結溫升高，觸發(fā)保護功能。

Onsemi的FPF2163、FPF2164和FPF2165系列負載開關憑借其豐富的功能和出色的性能，為電子工程師提供了一個可靠的選擇。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和場景，合理選擇和使用這些負載開關，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。