TPS2140 2通道、0.6A负载、3.3V、40mΩ USB电源开关、低电平有效 + 可调输出LDO数据手册

TPS2140/41/50/51 是兼容 USB 1.0 和 2.0 规范的 IC，包含一个双限流电源开关和一个可调节的低压差稳压器 （LDO）。开关和 LDO 都通过控制导通转换速率来限制浪涌电流。该开关独特的双限流功能允许 USB 外设在开关输出端利用高值电容，同时保持较低的浪涌电流。在导通期间，开关将输送到电容负载的电流限制在 100 mA 以下。当开关的输出电压达到输入电压的 93% 左右时，开关电源良好输出变为高电平，开关电流限制增加到 800mA（最小值），此时可以打开更高电流的负载。较高的电流限制提供短路保护，同时允许外设从 USB 总线吸收最大电流。
*附件：tps2140.pdf

开关和 LDO 独立工作，为需要独立内核和 I/O 电压的 DSP 应用提供灵活性。例如，在由 3.3 V 电源轨工作的 DSP 应用中，LDO 可以为低至 0.9 V 的 DSP 内核电压供电，而开关则为 3.3 V（典型值）DSP I/O 电源供电。如果需要电源排序，可以使用 LDO 电源良好输出来启用开关。

特性

• 面向 USB 高功率外设的完整电源管理解决方案
• 具有使能和 325 mA（典型值）电流限制的 250 mA 低压差稳压器 （LDO）
• LDO 支持 2.7 V 至 5.5 V在和 0.9 V 至 3.3 V 可调 V外
• 40 m（典型值）高侧 MOSFET，具有双电流限制
• LDO 和开关的欠压锁定和电源正常
• CMOS 和 TTL 兼容使能输入
• 85 μA（典型值）电源电流
• 5 μA（典型值）待机电源电流
• 采用 14 引脚 HTSSOP 封装 （PowerPAD™）
• –40°C 至 85°C 环境温度范围
• 具有 3.3V 开关和 5V 开关的 TPS2148/58 3.3V LDO 的替代
• 应用
  • 高功率 USB™ 外设
    • ADSL 调制解调器
    • 数码相机和 PC 相机
    • Zip 驱动器
    • 扬声器
  • DSP 排序

参数

1. 产品概述

TPS2140是一款集成了双电流限制功率开关和可调低压差线性稳压器（LDO）的IC，专为USB高功率外设的电源管理设计。该器件支持USB 1.0和2.0规范，提供完整的电源管理解决方案。

2. 主要特性

• ‌双电流限制开关‌：初始限制电流为100mA，当输出电压达到输入电压的93%时，电流限制增加到800mA（最小），提供短路保护。
• ‌可调LDO‌：支持2.7V至5.5V的输入电压，输出电压可调范围为0.9V至3.3V，最大输出电流为250mA。
• ‌低压差特性‌：LDO的最大压差电压为0.5V。
• ‌欠压锁定和电源良好信号‌：为LDO和开关提供欠压锁定和电源良好信号，确保稳定可靠的电源供应。
• ‌CMOS和TTL兼容使能输入‌：提供灵活的使能控制。
• ‌低功耗‌：典型工作电流为85μA，待机电流为5μA。
• ‌宽温度范围‌：-40°C至+85°C的工作温度范围。

3. 封装与尺寸

TPS2140采用14引脚的HTSSOP（PowerPAD）封装，具体尺寸信息请参考数据表。

4. 功能描述

• ‌电源开关‌：集成N通道MOSFET，具有高侧开关配置，支持500mA的连续电流。
• ‌双电流限制‌：在开关启动时限制电流，防止大电容负载导致的电流涌浪；当输出电压稳定后，增加电流限制，允许更高负载电流。
• ‌LDO调节器‌：提供可调输出电压，满足不同外设的电源需求。
• ‌保护功能‌：包括过流保护、热关断保护和欠压锁定，确保器件在异常条件下不会损坏。

5. 应用场景

• ‌USB高功率外设‌：如ADSL调制解调器、数字相机、Zip驱动器、扬声器等。
• ‌DSP序列应用‌：需要独立的核心和I/O电压供电的DSP应用。

6. 设计指南

• ‌外部电容要求‌：推荐在输入和输出端使用旁路电容和电解电容，以改善负载瞬态响应和噪声抑制。
• ‌LDO输出电容‌：要求使用至少4.7μF的输出电容，以确保LDO的稳定性。
• ‌过流保护‌：详细描述了过流条件下的设备行为，包括三种可能的过载情况。
• ‌热保护和功耗计算‌：提供了功耗和结温计算的方法，以及热保护机制的工作原理。