Texas Instruments TPS1641x功率和电流限制型电子保险丝提供准确的功率或电流限制。该器件提供强大的保护，包括集成过电流保护、过电压保护、输入到输出短路检测和过温保护。TPS16410和TPS16411设备在15W时为负载提供±5%的功率限制，并为瞬态过载或过电流事件提供可配置的消隐时间。根据IEC60335和UL60730标准，TPS16410和TPS16411可用于15W功率限制的低功耗电路 (LPC)。TPS1641x器件提供保护，防止相邻引脚短路和引脚对接地 (GND) 短路故障。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS1641x功率和电流限制型电子保险丝数据手册.pdf

PLC和DCS模块中的背板电源保护等应用通过ILIM引脚上的电阻器配置电流限制。 TPS16412和TPS16413器件在1A时为负载提供±6%的电流限制，并且这些器件还通过dVdT引脚提供输出转换速率控制，以在上电时为大电容负载充电。Texas Instruments TPS1641x具有IN至OUT短路检测功能。器件在FLT引脚上指示IN到OUT短路。FLT引脚可以作为数字输入提供给MCU，也可以用于驱动外部PFET。这些器件的特点是在-40°C至+125°C的结温范围内运行。

特性

• 工作电压范围 (IN)
  • TPS16410、TPS16411：4.5V至40V
  • TPS16412、TPS16413：2.7V至40V
• 在输出端，它能承受高达-1V的负电压。
• 超低导通电阻（RON = 152mΩ（典型值））。
• TPS16410、TPS16411：2W至64W功率限制
• TPS16412、TPS16413：0.03A至1.8A电流限制
• FLT引脚上的IN到OUT短路检测和指示
• 用于诊断和驱动外部PFET的FLT输出
• 15W时±5%精确功率限制（TPS16410、TPS16411）
• 1A时±6%的精确电流限制（TPS16412、TPS16413）
• 可配置的过电压保护
• 可配置的过电流保护 (IOCP)
• 瞬态电流的可配置消隐时间
• 通过外部FET提供高达60V的过电压保护
• 可调节的输出转换速度控制 (dVdt)，用于保护浪涌电流
• 启用和关闭控制
• 在IOCP引脚输出负载电流监测
• 过温保护 (OTP)，具有热关断功能
• QFN 3mm × 3mm, 0.5mm间距，占位面积小

功能框图

德州仪器TPS1641x系列电子保险丝技术解析

一、产品概述与核心特性

TPS1641x是德州仪器(TI)推出的40V/1.8A功率和电流限制型电子保险丝(eFuse)系列产品，具有输入输出短路检测功能。该系列器件具有以下显著特性：

• ‌宽电压工作范围‌：
  • 功率限制器件(TPS16410/11/14/15)：4.5V至40V
  • 电流限制器件(TPS16412/13/16/17)：2.7V至40V
• ‌超低导通电阻‌：典型值仅152mΩ
• ‌精确保护机制‌：
  • 功率限制器件：±5%精度(15W时)
  • 电流限制器件：±6%精度(1A时)
• ‌集成保护功能‌：
  • 可配置过压保护(OVP)
  • 可编程过流保护(IOCP)
  • 输出浪涌电流控制(dVdt)
  • 过热保护(OTP)
• ‌IN至OUT短路检测‌：可检测并指示引脚间短路状态
• ‌小型封装‌：3mm×3mm VSON-10封装

二、关键电气参数

2.1 基本参数

• ‌最大输入电压‌：40V(连续)，60V(瞬态)
• ‌输出电流限制范围‌：0.03A至1.8A
• ‌功率限制范围‌：2W至64W
• ‌静态电流‌：
  • 工作模式：1.2mA(典型值)
  • 关断模式：14μA(典型值)

2.2 保护特性

• ‌过压保护阈值‌：1.48V至1.58V(上升沿)
• ‌短路保护响应时间‌：280ns
• ‌热关断温度‌：155°C(典型值)
• ‌ESD保护‌：
  • 人体模型(HBM)：±1500V
  • 充电器件模型(CDM)：±500V

三、功能模块详解

3.1 功率/电流限制机制

TPS1641x系列包含两种限制模式：

1. ‌功率限制模式‌(TPS16410/11/14/15)：
   • 通过PLIM引脚外接电阻设置限制值
   • 计算公式：PLIM = 13.82W × 95.3kΩ/RPLIM
   • 提供可配置的瞬态负载消隐时间(通过PDLY引脚电容)
2. ‌电流限制模式‌(TPS16412/13/16/17)：
   • 通过ILIM引脚外接电阻设置限制值
   • 计算公式：ILIM = 0.984A × 10kΩ/RILIM
   • 提供可配置的过流消隐时间(通过IDLY引脚电容)

3.2 IN至OUT短路检测

TPS16410/11/12/13型号集成了独特的引脚间短路检测功能：

• 检测电阻阈值：30mΩ
• 检测时间：
  • FET导通时：135ms
  • FET关断时：20ms
• 通过FLT引脚输出故障指示
• 符合IEC60335和UL60730标准要求

3.3 热管理与保护

器件采用多层保护机制确保可靠性：

1. ‌分级热保护‌：
   • 温度警告：125°C
   • 热关断：155°C
   • 迟滞：12°C
2. ‌功率耗散管理‌：
   • 通过PowerPAD™实现高效散热
   • 热阻参数：
     • 结到环境：43.7°C/W
     • 结到PCB：15.8°C/W

四、典型应用设计

4.1 15W功率限制电路(LPC应用)

‌设计要点‌：

1. 使用95.3kΩ PLIM电阻设置15W限制
2. 配置12nF PDLY电容实现6.5ms消隐时间
3. 添加150nF dVdt电容控制浪涌电流<350mA
4. 过压保护设置：
   • 使用1MΩ和47kΩ电阻分压
   • 32V触发阈值

4.2 布局指南

1. ‌关键布局原则‌：
   • 功率路径尽量短且宽(承载2倍满载电流)
   • PowerPAD必须焊接至PCB地平面
   • 输入输出电容尽量靠近器件引脚
2. ‌热设计考虑‌：
   • 使用多个散热过孔连接至地层
   • 对于高功率应用增加铜面积
   • 敏感信号远离功率走线

五、器件选型指南

型号	限制类型	故障行为	IN-OUT短路检测
TPS16410	功率限制	自动重试	支持
TPS16411	功率限制	锁存关闭	支持
TPS16412	电流限制	自动重试	支持
TPS16413	电流限制	锁存关闭	支持
TPS16414	功率限制	自动重试	不支持
TPS16415	功率限制	锁存关闭	不支持
TPS16416	电流限制	自动重试	不支持
TPS16417	电流限制	锁存关闭	不支持