FPF3040UCX [ONSEMI]
IntelliMAX™ 18 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关;型号: | FPF3040UCX |
厂家: | ONSEMI |
描述: | IntelliMAX™ 18 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关 开关 PC |
文件: | 总15页 (文件大小:1236K) |
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Semiconductor products, including compliance with all laws, regulations and safety requirements or standards, regardless of any support or applications information provided by ON Semiconductor. “Typical” parameters which may be provided in ON
Semiconductor data sheets and/or specifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must be validated for each customer application by customer’s
technical experts. ON Semiconductor does not convey any license under its patent rights nor the rights of others. ON Semiconductor products are not designed, intended, or authorized for use as a critical component in life support systems or any FDA
Class 3 medical devices or medical devices with a same or similar classification in a foreign jurisdiction or any devices intended for implantation in the human body. Should Buyer purchase or use ON Semiconductor products for any such unintended
or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold ON Semiconductor and its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney fees arising out
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is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner.
2014年10月
FPF3040
IntelliMAX™ 20 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关
说明
特性
FPF3040 是 20 V 额定电压双输入单输出 (DISO) 负载开
.
.
双输入单输出负载开关
关,由两路具有保护功能且压摆率受控的低导通电阻、N
沟道 MOSFET 开关组成。压摆率受控的导通特性可防止
浪涌电流以及因此发生的输入电源轨电压过度跌落。输入
电压范围为 4 V 至 6.5 V (VBUS) 和 4 V 至 10.5 V (VIN),
以满足低电压便携式设备电源轨的需求。
输入电源工作范围:
- 4 至 10.5 V (VIN)
- 4 至 6.5 V (VBUS
)
.
R
-
-
ON 典型值:
VIN 和 VBUS 分别有典型值为 12 V 和 7.5 V 的过电压保护
功能,以避免不必要的系统损坏。
95 mΩ (VIN=5 V)
70 mΩ (VBUS=5 V)
VIN 和 VBUS 双向开关允许在 (On-The-Go, OTG) 模式时
从 VOUT 到 VIN 或 VBUS 的反向电流。开关控制通过逻辑
输入 EN 进行,且 VIN_SEL 可直接连接低压控制信号的通
用输入/输出 (GPIO)。
.
.
用于 VIN 和 VBUS 的双向开关
压摆率受控:
-
-
50 µs(VIN 且 < 4.7 µF COUT 时)
90 µs(VBUS 且 < 4.7 µF COUT 时)
FPF3040 采用 1.8 mm x 2.0 mm 晶圆级芯片尺寸封装
(WLCSP),具有 16-焊球、0.4 mm 间距。
.
.
.
.
.
.
ISW 最大值:每通道 2 A
先开后合转换
欠压锁定 (UVLO)
过压锁定(OVLO)
热关断
应用
.
.
支持 USB 和无线充电的输入功率选择模块
智能手机/平板电脑
逻辑 CMOS IO 符合 GPIO 接口的 JESD76
标准以及相关的电源要求
.
静电放电保护:
- 人体模型:>3 kV
- 元件充电模型:>1.5 kV
- IEC 61000-4-2 空气放电:>15 kV
- IEC61000-4-2 接触放电:>8 kV
订购信息
每通道 RON 典型
值 (5VIN)
部件型号
顶标
通道
上升时间 (tR)
封装
95 mΩ (VIN)
50 µs (VIN)
1.8 mm x 2.0 mm 晶圆级芯片尺寸封装
(WLCSP),具有 16-焊球、0.4 mm 间距
FPF3040UCX
QY
DISO
70 mΩ (VBUS
)
90 µs (VBUS)
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应用框图
图 1.
典型应用
EN
VOUT
FPF3040
Charger
R1
20 kΩ
5V charging voltage at VOUT creates 3V at EN when
Q1 gate is LOW (OFF)
Note:
R2
30 kΩ
Q1
Q1 gate should be HIGH (ON) when not in OTG mode.
1.8V GPIO
图 2.
低电压 GPIO 条件下 OTG 运行的电路示例
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2
框图
图 3.
功能框图
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3
引脚配置
图 4.
引脚分配(俯视图)
图 5.
引脚分配(底视图)
引脚描述
引脚号
名称
输入/输出
说明
VBUS (USB):电源输入/输出。
A1, B1, C1
VBUS
输入/输出
当 VIN_SEL = 低电平时,工作为双向开关。
IN 电源输入:电源输入/输出。
V
A4, B4, C4
VIN
输入/输出
输入/输出
当 VIN_SEL = 高电平时,工作为双向开关。
开关输出:电源输入/输出。
A2, A3, B3, C3
C2
VOUT
使能:高电平有效。
EN
输入
当 VIN 和 VBUS 不存在时,EN 电压 ≥ 2.5 V 能够为内部电路供电。
1 MΩ 下拉电阻包括在内。
电源选择器与状态:输入电源选择输入和状态输出。在 EN=低电
平期间,该信号被忽略。
在 EN=高电平期间,该信号表示选择器输入:
D4
D3
VIN_SEL
输入/输出
高电平 = VIN 切换到 VOUT / 低电平 = VBUS 切换到 VOUT
在 EN=低电平期间,该信号表示状态输出:
。
高电平 = VIN 用于VOUT / 低电平 = VBUS 用于 VOUT
默认电源选择器(EN=低电平期间):输入。
。
浮动电平 = VBUS 连接到 VOUT
低电平表示 VIN 连接到 VOUT
。
DF_IN
输入
输出
。
EN=高电平期间,该信号被忽略。1 µA 上拉电流源包括在内。
其他电源输入状态:开漏输出。
HI-Z =VIN 和 VBUS 均有效。
低电平 = 其他电源无效。
B2
Other_VIN_AVA
GND
D1, D2
接地
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4
表 1.
真值表
EN
VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN
Other_VIN_AVA
VOUT
备注
HI-Z(如果 VIN & VBUS
>
高电平
高电平
X
X
X
X
低电平
高电平
X
X
UVLO)低电平(如果
IN 或 VBUS<UVLO)
VBUS
V
V
OUT 通过 VIN_SEL
选择双向通道
HI-Z(如果 VIN & VBUS
>
UVLO)低电平(如果
VIN
VIN 或 VBUS<UVLO)
低电平
低电平
低电平
低电平
低电平
注意:
是
否
是
是
否
否
是
是
是
否
高电平
低电平
X
X
低电平
VIN
VBUS
自动选择有效输入
VIN_SEL 输出。
低电平
低电平 浮动电平
高电平 低电平
高电平
VBUS
VOUT 通过 DF_IN
选择 VIN_SEL 输出。
高电平
VIN
X
X
低电平
浮动电平
关
1. EN 具备内部下拉电阻。
2. DF_IN 有 1 µA 上拉电流源。
绝对最大额定值
如果应力超过绝对最大额定值,器件可能会损坏。在超出推荐的工作条件的情况下,该器件可能无法正常运行或操作,
所以不建议让器件在这些条件下长期工作。此外,长期在高于推荐的工作条件下工作,会影响器件的可靠性。绝对最大
额定值仅是应力规格值。
符号
参数
最小值 最大值 单位
连续
脉冲,100 ms 非重复最大值
-1.4
18
VIN,
VBUS 到 GND
-2.0
VPIN
V
V
OUT 到 GND(3)
-0.3
-0.3
16.0
6.0
EN, DF_IN, VIN_SEL, Other_VIN_AVA 到 GND
每通道连续开关电流最大值
总功耗(TA=25°C 时)
ISW
tPD
2
A
W
2.25
+150
+150
55(4)
TJ
工作结温
-40
-65
°C
TSTG
ΘJA
存储结温
°C
结至环境热阻(1 平方英寸 2 盎司 铜焊盘)
°C/W
人体放电模型,JESD22-A114
元件充电模型,JESD22-C101
3
1.5
15
8
ESD
静电放电能力
kV
空气放电(VIN,
接触放电(VIN,
V
V
BUS 到 GND)
BUS 到 GND)
IEC61000-4-2
系统级(5)
注意:
3. 如果把超过 10.5 V 的外部电压施加到 VOUT,来自 10.5 V 电压的压摆率应低于 1 V/ms。
4. 参数值使用 2S2P JEDEC 标准 PCB 板测得。
5. 系统级 ESD 可通过设计得到保证。
推荐工作条件
推荐工作条件表定义了实际器件的工作条件。指定推荐的工作条件,以确保器件的最佳性能达到数据表中的规格。
Fairchild 建议不要超过推荐工作条件,也不能按照绝对最大额定值进行设计。
符号
参数
最小值 最大值 单位
VIN
4.0
4.0
-40
10.5
6.5
VPIN
V
VBUS
TA
工作环境温度
+85
°C
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5
电气特性
除非另有说明,VIN=4 至 10.5 V、VBUS=4 至 6.5 V、TA= -40 至 85°C。除非另有说明,典型值在 VIN=VBUS= 5 V、EN =
高电平且 TA= 25°C 条件下测得。
符号
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
基本工作
VIN
4.0
4.0
10.5
6.5
V
V
输入电压
静态电流
VBUS
I
OUT=0 mA, EN=高电平,
55
33
120
70
μA
μA
V
IN 或 VBUS=5 V
IOUT=0 mA, EN=5 V,
IN 和 VBUS=GND
IQ
V
VIN=8 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
VIN=5 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
95
95
150
200
V
IN 导通电阻
mΩ
mΩ
VIN=5 V, IOUT=200 mA,
TA=25°C 至 85°C(6)
RON
VBUS=6 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
70
70
VBUS=5 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
100
140
VBUS 导通电阻
VBUS=5 V, IOUT=200 mA,
TA=25°C 至 85°C(6)
VIH
VIL
输入逻辑高电压
输入逻辑低电压
VIN=4 V~10.5 V, VBUS=4 V~6.5 V
VIN=4 V~10.5 V, VBUS=4 V~6.5 V
VIN & VBUS=Float 或 VIN & VBUS<VUVLO
1.15
V
V
0.52
VEN(OTG) OTG 模式下的 EN 电压(6)
REN_PD EN 具备下拉电阻
保护
2.5
V
707
1000
1360
kΩ
V
IN 或 VBUS 上升
IN 或 VBUS 下降
3.05
2.55
3.50
3.00
0.5
4.00
3.55
V
V
V
V
VUVLO 欠压闭锁阈值
VUVHYS 欠压锁定滞环
V
VIN 上升阈值
VIN 下降阀值
VBUS 上升阈值
VBUS 下降阈值
10.85 12.00 13.45
11.5
V
V
VOVLO 过压闭锁阈值
6.52
7.50
7
8.32
V
VIN
0.5
0.5
150
V
VOVHYS 过压锁定滞环
VBUS
V
TSDN 热关闭阈值
TSDNHYS 热关闭滞环
反向电流阻断
°C
20
°C
IRCB
VIN 或 VBUS 电流(在 RCB 期间) VOUT=8 V,VIN 或 VBUS=GND
30
μA
动态特性
(6,7)
V
V
V
OUT 上升时间,VBUS
90
50
tR
tF
μs
(6,7)
OUT 上升时间,VIN
OUT 下降时间(6,7)
VIN=VBUS=5 V, RL=150 Ω, CL=4.7 μF,
TA=25°C
1.4
100
50
ms
ms
μs
tTRAN 转换延迟(6,7)
50
tSD
选择延迟(6,7)
注意:
6. 该参数通过特性和/或设计得到保证;未经过生产测试。
7. tSD/tTRAN/tR/tF 在图 6 中进行定义。
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6
时序图
图 6.
转换延迟 (VIN=VBUS=5 V)
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7
典型特性
图 7.
VIN 静态电流 (Iq) 与温度的关系
图 8.
VBUS 静态电流 (Iq) 与温度的关系
图 9.
VIN 静态电流与电源电压的关系
图 10.
VBUS 静态电流与电源电压的关系
图 11.
VIN 导通电阻 (mΩ) 与温度的关系
图 12.
VBUS 导通电阻 (mΩ) 与温度的关系
图 13.
VIN 导通电阻 (mΩ) 与电源电压的关系
图 14.
VBUS 导通电阻 (mΩ) 与电源电压的关系
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8
典型特性(续)
图 15. VIN_SEL 输入逻辑高低电压与温度的关系
图 16. EN 输入逻辑高低电压与温度的关系
图 17. DF_IN 逻辑高低电压与温度的关系
图 18. VIN_VULVO 与温度的关系
图 19. VBUS
_VULVO 与温度的关系
图 20. VIN_VOVLO 与温度的关系
图 21. VBUS
_VOVLO 与温度的关系
图 22. VOUT tR 与温度的关系
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9
典型特性(续)
图 23. VOUT tF 与温度的关系
图 24.
tTRAN 与温度的关系
图 25. 电源转换(VIN=VBUS=5 V,EN=高电平,
VIN_SEL=低电平高电平低电平,COUT=4.7 µF,
RL=150 Ω)
图 26.
VIN 导通响应(VIN=GND5 V,
VBUS=EN=GND,COUT=4.7 µF,RL=150 Ω)
图 27.
V
BUS 导通响应(VBUS=GND5 V,
图 28. 关断响应(VIN=VBUS=5 V,EN=高电平,
VIN_SEL=低电平高电平或高电平低电平,
VIN=EN=GND,COUT=4.7 µF,RL=150 Ω)
COUT=4.7 µF,RL=150 Ω)
图 29.
V
IN 过电压保护响应(VIN=5 V15 V,
图 30.
V
BUS 过电压保护响应(VBUS=5 V15 V,
VIN=5 V,EN=高电平,VIN_SEL=低电平,
OUT=4.7 µF,RL=150 Ω)
VBUS=5 V,EN=VIN_SEL=高电平,COUT=4.7 µF,
RL=150 Ω)
C
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10
操作和应用说明
FPF3040 是 20 V 电压 2 A 额定电流双输入单输出
(DISO) 负载开关,具有压摆率受控和低导通电阻特性,
并基于 N 沟道 MOSFET 开发。输入工作电压范围为 4 V
至 6.5 V(VBUS 时)和 4 V 至 10.5 V(VIN 时)。内部电
路通过 VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压源供电。
EN 中的任意一个高于 5.3 V,则高电平信号的电压电平
为 5.3 V。如果这些电压均未超过 5.3 V,则信号电平为
VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压。
控制逻辑电源的 EN 电压
内部控制逻辑通过 VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压供
电。如果施加的有效 VIN 或 VBUS 高于 UVLO,则应采用
VIH/VIL,并通过 EN 实现开/关控制。如果 EN 在无有效
VIN 和 VBUS 的情况下为内部控制模块上电,则 EN 引脚
上需要高于 2.5 V 的电压才能正常工作。
输入电源选择
输入电源分别通过 VIN_SEL 和 DF_IN 引脚进行选择,这取
决于 EN 引脚的状态。当 EN 为高电平时,输入电源通过
VIN_SEL 选择,无论 DF_IN 状态如何。如果 VIN_SEL 为低
电平,则选择 VBUS。如果 VIN_SEL 为高电平,则选择
VIN。
过电压保护 (OVP)
FPF3040 在 VIN 和 VBUS 引脚均有过电压保护功能。如果
VIN 或 VBUS 的电压分别高于 12 V 或 7.5 V,功率开关则
处于断开状态,直到输入电压低于基于 0.5 V 滞后电压的
过电压保护恢复电平。
表 2.
通过 VIN_SEL 选择输入电源
EN VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN VOUT
高电平
高电平
X
X
X
X
低电平
高电平
X
X
VBUS
VIN
OTG 反向电源
FPF3040 有一个双向开关,因此在 (On-The-Go, OTG)
操作中允许反向电源。即使 VIN 和 VBUS 引脚都不可用,
如果内部控制电路通过 EN 引脚供电,也可以支持反向电
源。
当 EN 引脚为低电平时,输入电源根据 DF_IN 和有效输
入电源数量进行选择。如果只有一个有效输入电源或电源
高于欠压锁定 (UVLO) 值,则自动选择该输入电源作为电
池耗尽时的充电路径,无论 DF_IN 处于何种状态。如果
VBUS 和 VIN 同时为有效输入电源,则输入电源通过
DF_IN 进行选择。如果 DF_IN 为低电平,则选择 VIN。
如果 DF_IN 为高电平或浮动电平,则选择 VBUS。DF_IN
通过内部 1 µA 上拉电流源偏置为高电平。
反向电流阻断
FPF3040 在 EN 处于低电平时在未选中通道上支持反向
电流阻断。
热关断
表 3.
通过 DF_IN 选择输入电源
在 FPF3040 热关断期间,如果结温达到 150°C 以上,
功率开关则断开以避免损坏。
EN VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN VOUT
低电平
低电平
低电平
低电平
是
否
是
是
否
是
是
是
高电平
低电平
X
X
VIN
无线充电系统
VBUS
FPF3040 可用于输入电源选择器。该选择器支持旅行适
配器 (TA) 和无线充电 (WC),具有单输入电池充电器或
功率管理 IC (PMIC) 功能,包括如图 31 所示的充电模块。
该系统在无需检测电路的情况下能够识别 5 V TA 和 5 V
WC 之间输入电源的变化,因为 FPF3040 具有 100 ms
转换延迟。可支持 OTG 模式,而无需额外的功率路径,
如 MOSFET。
低电平 浮动电平 VBUS
高电平 低电平
VIN
浮动电
平
低电平
否
否
X
X
VIN_SEL 可以为状态输出,指示 EN 为低电平期间使用哪
个输入电源。如果使用 VIN,则 VIN_SEL 显示高电平。如
果使用 VBUS,则 VIN_SEL 显示低电平。如果 VIN、VBUS
或
FPF3040
VBUS
PMIC
with
Travel Adaptor
System
(5V)
VOUT
BAT Charger &
OTG Boost &
VIN
Wireless Charging
(5V)
Power Path
Li-Pol
BAT
VIN_SEL, Other_VIN_Ava
EN, VIN_SEL, DF_IN
图 31. 无线充电系统输入电源选择器框图
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11
产品具体封装信息
D
E
X
Y
1.96 mm ±0.03 mm
1.76 mm ±0.03 mm
0.28 mm
0.38 mm
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PUBLICATION ORDERING INFORMATION
LITERATURE FULFILLMENT:
N. American Technical Support: 800−282−9855 Toll Free
USA/Canada
Europe, Middle East and Africa Technical Support:
Phone: 421 33 790 2910
Japan Customer Focus Center
Phone: 81−3−5817−1050
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Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit
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