深入解析 onsemi FPF1320/21 雙輸入單輸出高級電源開關

在電子設備的電源管理領域，高效、可靠的電源開關至關重要。onsemi 的 FPF1320/21 雙輸入單輸出（DISO）負載開關，憑借其獨特的特性和出色的性能，成為眾多低電壓便攜式設備電源管理的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款電源開關。

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產(chǎn)品概述

FPF1320/21 是一款集成了兩組壓擺率控制、低導通電阻 P 溝道 MOSFET 開關以及模擬特性的 DISO 負載開關。其輸入電壓范圍為 1.5V 至 5.5V，能很好地滿足低電壓便攜式設備電源軌的要求。該開關具備無縫電源切換功能，可通過 SEL 引腳實現(xiàn)兩個輸入電源軌之間的切換，采用先進的先斷后通操作，確保電源切換的穩(wěn)定性。

關鍵特性

1. 壓擺率控制與浪涌電流抑制

壓擺率控制的導通特性可有效防止浪涌電流，避免電源軌上出現(xiàn)過大的電壓降。在 (C_{OUT}<1mu F) 時，固定壓擺率控制為 130μs，能顯著降低浪涌電流對電源系統(tǒng)的影響。大家在實際設計中，是否也遇到過浪涌電流導致的電源不穩(wěn)定問題呢？可以思考一下如何更好地利用這一特性來優(yōu)化電源設計。

2. 真反向電流阻斷（TRCB）功能

TRCB 功能可在開關的 ON/OFF 狀態(tài)下，阻止從輸出到輸入的反向電流，保護輸入電源不受反向電流的影響。這一特性在電源管理中非常關鍵，能有效提高系統(tǒng)的可靠性。

3. 輸出快速放電功能（FPF1321）

FPF1321 具有 65Ω 的片上負載電阻，當 EN 引腳為低電平時，可實現(xiàn)輸出的快速放電。這在一些需要快速關斷電源的應用場景中非常有用，比如便攜式設備的節(jié)能模式。

4. 低導通電阻

在 (V{IN}=3.3V) 時，每通道典型導通電阻 (R{ON}) 為 50mΩ，能有效降低功率損耗，提高電源效率。

5. 靜電放電（ESD）保護

具備出色的 ESD 保護能力，人體模型（HBM）>6kV，帶電設備模型（CDM）>1.5kV，IEC 61000 - 4 - 2 空氣放電>15kV，接觸放電>8kV，能有效保護芯片免受靜電損壞。

引腳配置與功能

引腳配置

真值表

通過對 SEL 和 EN 引腳的邏輯控制，可以方便地實現(xiàn)電源開關的狀態(tài)控制和輸入電源的選擇。

電氣特性

基本操作特性

• 輸入電壓范圍：(V{IN} A) 和 (V{IN} B) 輸入電壓范圍為 1.5V 至 5.5V。
• 關斷電流：在 SEL 為高或低、EN 為地、(V{OUT}=GND)、(V{IN} A = V_{IN} B = 5.5V) 時，關斷電流最大為 5μA。
• 靜態(tài)電流：在輸出電流為 0mA、SEL 為高或低、EN 為高、(V{IN} A = V{IN} B = 5.5V) 時，靜態(tài)電流典型值為 12μA，最大值為 22μA。
• 導通電阻：在不同輸入電壓和溫度條件下，導通電阻有所不同。例如，在 (V{IN} A = V{IN} B = 3.3V)、(I{OUT}=200mA)、(T{A}=25^{circ}C) 時，典型導通電阻為 50mΩ。

反向電流阻斷特性

• RCB 保護觸發(fā)點：(V{OUT}-V{IN} A) 或 (V_{IN} B) 為 45mV 時觸發(fā) RCB 保護。
• RCB 保護釋放觸發(fā)點：(V{IN} A) 或 (V{IN} B - V_{OUT}) 為 25mV 時釋放 RCB 保護。
• RCB 期間電流：在 (V{OUT}=5.5V)、(V{IN} A) 或 (V_{IN} B) 短路到地時，電流為 9 - 15μA。

動態(tài)特性

涉及開關的導通延遲、上升時間、關斷延遲、下降時間等參數(shù)，這些參數(shù)對于評估開關的動態(tài)性能至關重要。例如，在 (V{IN} A) 或 (V{IN} B = 3.3V)、(R{L}=150Ω)、(C{L}=1mu F)、(T{A}=25^{circ}C)、SEL 為高、EN 從低到高時，導通延遲 (t{DON}) 為 120μs。

應用與設計要點

應用場景

• 智能手機和平板電腦：為設備提供高效的電源管理，確保穩(wěn)定的電源供應。
• 便攜式設備：滿足低電壓、低功耗的需求，延長設備的電池續(xù)航時間。
• 支持近場通信（NFC）的 SIM 卡電源供應：保證 NFC 功能的穩(wěn)定運行。

設計要點

• 輸入電容：為了限制開關導通時瞬態(tài)浪涌電流導致的輸入電源電壓降，應在 (V{IN} A) 或 (V{IN} B) 引腳與 GND 引腳之間放置至少 1μF 的陶瓷電容 (C_{IN})，且盡量靠近引腳放置。思考一下，電容值的大小對電壓降的影響有多大呢？
• 浪涌電流：浪涌電流與輸出電容和壓擺率控制能力有關，可通過公式 (INRUSH = C{OUT} × frac{V{IN}-V{INITIAL}}{t{R}} + I_{LOAD}) 進行計算。FPF1320/1 在特定條件下的壓擺率控制能力可有效降低浪涌電流和輸入電壓降。
• 電源選擇：通過 SEL 引腳控制輸入電源的選擇，在設備關斷時，SEL 信號將被忽略。
• 輸出電壓降：在輸入電源從低電壓到高電壓過渡期間，輸出電壓可能會出現(xiàn)下降。FPF1320/1 采用先進的先斷后通控制，可將輸出電壓降降至最低。同時，建議在 (V{OUT}) 和 GND 引腳之間放置至少 1μF 的電容 (C{OUT})，以進一步減小輸出電壓降，并防止寄生電路板電感的影響。
• 電路板布局：為了獲得最佳性能，所有走線應盡可能短。輸入和輸出電容應靠近芯片放置，以減小寄生走線電感對正常和短路操作的影響。電源引腳（(V{IN} A)、(V{IN} B)、(V_{OUT}) 和 GND）應使用寬走線或大銅平面，以減小寄生電氣影響和熱阻。

訂購信息

總之，onsemi 的 FPF1320/21 電源開關在低電壓便攜式設備的電源管理中具有顯著的優(yōu)勢。通過合理的設計和使用，可以為設備提供高效、可靠的電源解決方案。大家在實際應用中，如有任何疑問或經(jīng)驗分享，歡迎留言討論。