Texas Instruments TPS25984可堆叠电子保险丝是采用小型封装的集成大电流电路保护和电源管理解决方案。这些器件以最少的外部元件提供多种保护模式，可作为针对过载、短路和过大浪涌电流的可靠保护措施。TPS25984电子保险丝在4.5V至16V输入工作电压范围内工作，并支持多个电子保险丝并联连接以支持 更大的电流。这些可堆叠电子保险丝提供用于浪涌电流保护的可调输出压摆率控制 (dVdt) 和具有可调欠压锁定 (UVLO) 的高电平有效使能输入。TPS25984电子保险丝适用于输入热插拔和热插拔、服务器和高性能计算、网络接口卡、图形/硬件加速卡以及数据中心交换机/路由器。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS25984可堆叠电子保险丝数据手册.pdf

特性

• 输入工作电压范围：4.5V至16V
  • 绝对最大值为20 V
  • 输出端可耐受高达–1V的负电压
• 具有超低导通电阻的集成式FET：0.8mΩ（典型值）
• 额定RMS电流为55A，峰值电流为70A
• 支持多个电子保险丝并行连接，从而支持更高的电流：
  • 启动和稳态期间器件运行状态同步和负载共享
• 强大的过流保护：
  • 可调过流阈值 (I OCP ) 为10A至55A，精度为 ±5%
  • 断路器稳态运行期间的响应，以及可调节的瞬态过流计时器 (I TIMER )，可支持高达2×IOCP 峰值电流
  • 启动期间的可调有功电流限制 (I LIM )
• 精确的模拟负载电流监控：
  • 精度：±1.4%
  • 带宽：>500kHz
• 强大的短路保护：
  • 针对输出短路事件进行快速跳变响应（<200ns）
  • 可调阈值 (2×I OCP )
  • 不受电源线路瞬变影响（无误跳变）
• 快速过压保护（16.7V固定阈值）
• 可调输出转换速率控制（dVdt），用于提供浪涌电流保护
• 带有可调节欠压锁定（UVLO）的高电平有效使能输入
• 过热保护（OTP）以确保实现FET SOA保护：
  • 保证的FET SOA：10W√s
• 集成式FET运行状况监测和报告
• 模拟裸片温度监测器输出（TEMP）
• 故障指示专用引脚（FLT）
• 电源正常状态指示引脚（PG）
• 小尺寸：5mm × 5mm QFN封装
• 100%无铅

功能框图

简化示意图

TPS25984可堆叠电子保险丝技术解析与应用指南

一、核心特性

TPS25984x是德州仪器(TI)推出的一款高性能可堆叠电子保险丝(eFuse)，具有4.5V至16V的宽输入电压范围，集成0.8mΩ超低导通电阻MOSFET，支持高达70A峰值电流和55A持续电流。该器件采用先进的堆叠技术，支持多器件并联以实现更高电流承载能力。

‌核心特性‌：

• ‌超高电流能力‌：单器件支持55A RMS电流和70A峰值电流
• ‌超低导通电阻‌：典型值仅0.8mΩ，极大降低功率损耗
• ‌精准电流监控‌：±1.4%精度，带宽>500kHz
• ‌多重保护机制‌：
  • 可调过流保护(10A-55A)
  • 16.7V固定过压保护
  • 165°C热关断保护
• ‌灵活堆叠配置‌：支持多器件并联，实现主动均流
• ‌小尺寸封装‌：5mm×5mm QFN

二、关键参数详解

1. 电气特性

• ‌输入电压范围‌：4.5V-16V（绝对最大值20V）
• ‌导通电阻‌：
  • 0.8mΩ典型值@25°C
  • 1.5mΩ最大值@-40°C至125°C
• ‌电流监控精度‌：±1.4%
• ‌过流响应时间‌：
  • 稳态过流响应：可编程延迟(最高16ms)
  • 短路响应：<200ns

2. 保护特性

• ‌过流保护‌：
  • 可调阈值：10A至55A（±5%精度）
  • 瞬态过流定时器：支持2×IOCP峰值电流
• ‌短路保护‌：
  • 快速触发阈值：2×IOCP
  • 响应时间：<200ns
• ‌热保护‌：
  • 热关断阈值：165°C
  • 迟滞：12.5°C

三、堆叠技术解析

1. 并联工作原理

TPS25984x采用创新的主动均流技术，多个并联器件可实现：

• ‌启动同步‌：所有器件同步开启，避免电流不平衡
• ‌稳态均流‌：动态调节各器件导通电阻，实现电流均衡分布
• ‌故障协同‌：统一响应过流/短路事件

2. 并联配置要点

• ‌主从设置‌：通过MODE引脚配置（主器件悬空/从器件接地）
• ‌关键引脚互联‌：
  • SWEN：状态同步信号
  • IMON：电流监控总线
  • IREF：参考电压共享
• ‌参数计算‌：
  • RIMON = VIREF/(GIMON×IOCP_TOTAL)
  • RILIM = 1.1×N×RIMON/3 (N为并联器件数)

四、典型应用设计

1. 数据中心服务器电源保护

‌设计要求‌：

• 输入电压：12V±10%
• 最大负载电流：275A
• 输出电容：50mF
• 过流阈值：300A

‌实现方案‌：

• ‌器件数量‌：6个TPS25984x并联
• ‌关键元件‌：
  • CDVDT=33nF（设置10ms软启动）
  • RIMON=182Ω（设置300A过流点）
  • RILIM=332Ω（均流阈值设置）
  • CITIMER=22nF（16ms过流延迟）

2. 热设计考量

• ‌单器件热阻‌：θJA=16.5°C/W（8层板）
• ‌功率耗散‌：
  • 导通损耗：I²×RDSON
  • 动态损耗：(VIN-VOUT)×IINRUSH
• ‌散热措施‌：
  • 充分铜箔面积
  • 散热过孔阵列
  • 强制风冷（高负载应用）

五、PCB布局指南

1. ‌电源路径‌：
   • IN/OUT使用宽短走线（≥1mm）
   • 输入电容靠近IN引脚
   • 最小化SW节点面积
2. ‌信号路径‌：
   • IMON/ILIM走线远离噪声源
   • AGND单点连接至PGND
3. ‌热优化‌：
   • 裸露焊盘下方布置多个过孔
   • 内层设置完整地平面
   • 顶层保留足够铜箔面积

六、选型与应用场景

1. 型号对比

型号	工作模式	典型应用场景
TPS259840	锁存关断	需要手动复位的关键系统
TPS259841	自动重试	高可用性系统

2. 典型应用领域

• ‌数据中心‌：服务器、交换机电源保护
• ‌HPC‌：GPU/加速卡热插拔
• ‌工业‌：大电流分布式电源系统
• ‌网络设备‌：路由器线卡保护