深入剖析 SLG59H1405V：双输入单输出 12V 电源多路复用器

在电子设计领域，电源管理是至关重要的一环。今天，我们要详细探讨的是 Renesas 推出的 SLG59H1405V 双输入单输出 12V 电源多路复用器，它在多电源系统中扮演着关键角色。

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一、产品概述

SLG59H1405V 专为 5V/12V 手动切换电源多路复用器（Power MUX）应用而设计。它配备了一个 3A 和一个 1.25A 额定负载开关，非常适合具有多个电源的各种系统。该器件允许手动选择并在可用输入之间无缝切换，同时提供多种保护功能。

（一）特性亮点

1. 负载开关：具备 5V / 3A 和 12V / 1.25A 负载开关，且有共同输出。
2. 宽输入电压范围：通道 1 的输入电压范围为 4V 至 5.5V，通道 2 为 4V 至 13.2V。
3. 低导通电阻：通道 1 的典型导通电阻为 40mΩ，通道 2 为 67mΩ。
4. 独立通道使能控制：可分别控制两个通道的开启和关闭。
5. 多种保护功能：包括输入欠压锁定、输入过压保护、通道 1 真正反向电流阻断、过温保护、电阻可调有源电流限制保护、内部短路电流限制等。
6. ESD 能力强：具有 2kV HBM 和 1kV CDM 的 ESD 保护能力，在 IEC 61000 - 4 - 2 标准下，空气放电为 8kV，接触放电为 4kV。
7. 封装小巧：采用 2mm x 2.5mm、0.5mm 间距的 12L FC - QFN 封装，符合无铅、无卤和 RoHS 标准。

二、引脚描述

引脚编号	引脚名称	类型	引脚描述
1,8	VBUS	输出	输出端子，VBUS 处的电容额定电压应高于最大输入电压。
2	VIN2	电源	通道 2 的输入端子，VIN2 处的电容额定电压应高于最大输入电压。
3	FLAG	输出	开漏输出，当检测到 VINj1.2 过压、欠压、电流限制或过温情况时，FLAG 置为低电平。
4	NC	输入	无连接。
5	EN2	输入	使能通道 2，低电平有效，可直接连接到微控制器等的通用输出引脚。
6	EN1	输入	使能通道 1，低电平有效，可直接连接到微控制器等的通用输出引脚。
7	VIN1	电源	通道 1 的输入端子，VIN1 处的电容额定电压应高于最大输入电压。
9	NC	输入	无连接。
10	ILIM1	输出	通过 1% 公差的金属膜电阻设置通道 1 的有源电流限制。
11	ILIM2	输出	通过 1% 公差的金属膜电阻设置通道 2 的有源电流限制。
12	GND	GND	接地连接，应连接到系统模拟或电源接地平面。

三、电气特性

（一）绝对最大额定值

了解绝对最大额定值对于正确使用器件至关重要，它规定了器件在不损坏的情况下所能承受的最大应力。例如，VIN1 的最大输入电压为 6.5V，VIN2 为 18V 等。需要注意的是，超过这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

（二）电气参数

在正常工作温度范围（-20°C 至 85°C）内，我们关注的电气参数包括输入电压范围、静态电流、导通电阻、电流限制等。例如，通道 1 的导通电阻在不同条件下有所不同，在 TA = 25°C，VIN1 = 5V ± 10%，VIN2 = 12V ± 10%，VBUS = VIN1，IVBUS = 200mA 时，典型值为 40mΩ。这些参数直接影响着器件在实际应用中的性能。

四、典型操作波形

文档中给出了多种典型操作波形，如典型的上电和掉电操作、切换操作、过压保护操作、欠压锁定操作等。通过这些波形，我们可以直观地了解器件在不同情况下的工作状态。例如，在过压保护操作中，当 VIN1 超过过压保护阈值时，器件会在一定响应时间内锁存关闭，直到 EN1 和 EN2 都置为低电平才能释放。

五、应用信息

（一）上电考虑

正常上电时，要求 VIN1 和 VIN2 的电压都在工作电压范围内，先使能通道 1，若要使能通道 2，需在 EN1 置高后至少 100ms 再操作，否则 EN2 信号将被忽略。这一点在实际设计中需要特别注意，以确保器件正常启动。

（二）切换考虑

为了实现通道 1 和通道 2 之间的无缝切换，建议 VIN2 电压高于 VIN1，否则切换时可能会出现较大的电压下降，但不影响其他芯片功能。这是因为电压差会影响切换过程中的电压稳定性。

（三）保护功能

1. 过压保护锁存关闭操作：当 VIN1 或 VIN2 超过过压保护阈值时，器件会在 Tovp 响应时间内锁存关闭，需将 EN1 和 EN2 都置为低于 EN[1,2]_VIL 才能释放。
2. 欠压锁定操作：当 VIN1 或 VIN2 低于欠压锁定阈值减去迟滞电压时，器件关闭，输入电压恢复正常后，按上电顺序操作可恢复正常。
3. 过温保护：当内部管芯温度超过 THERMON 值时，器件会锁存关闭，同样需将 EN1 和 EN2 置为低电平释放。

（四）有源电流限制

1. 标准电流限制模式：输出电流最初限制在电气特性表中规定的有源电流限制值，当检测到过载时，电流限制电路会快速响应，若过流情况持续，器件会锁存关闭。可通过选择合适的电阻值调整 ACL 电平。
2. 短路电流限制模式：当输出电流达到短路保护阈值时，器件立即关闭，然后以较低的电流限制阈值重新上电，持续一段时间后锁存关闭。

（五）放电操作

当 VIN1 超过欠压锁定阈值时，内部放电电阻会出现在 VBUS 上，在多种保护触发或切换操作时也会出现。

（六）布局指南

1. 由于 VIN[1,2] 和 VBUS 引脚在高负载电流操作时会产生大量热量，建议电源走线尽可能短、直且宽，每安培电流的走线宽度至少为 15 密耳（0.381mm）。
2. 为了减少寄生电感对正常操作的影响，应将输入和输出的低 ESR 电容尽可能靠近 VIN[1,2] 和 VBUS 引脚连接。
3. GND 引脚应连接到系统模拟或电源接地平面。
4. 大电流操作时建议使用 2oz 铜。

六、评估板及基本配置

SLG59H1405V 有专门的评估板，其设计遵循上述布局指南。基本配置步骤如下：

1. 将示波器探头连接到 VIN[1,2]、VBUS、FLAG 等引脚。
2. 连接 ILIM1 和 ILIM2 的跳线以设置所需的电流限制，将 VLOGIC 连接到 VIN1，EN1 和 EN2 置为逻辑低电平。
3. 连接所需的负载电容和负载电阻。
4. 切换 EN1 和 EN2 信号的高低电平以观察器件操作。
5. 注意 EN2 从低电平切换到高电平需在 EN1 从低到高至少 100ms 后进行。

七、总结

SLG59H1405V 是一款功能强大的电源多路复用器，具有宽输入电压范围、多种保护功能和灵活的电流限制设置。在设计过程中，我们需要充分考虑其上电、切换、保护等方面的特性，合理布局电路板，以确保器件在实际应用中稳定可靠地工作。希望本文能为电子工程师们在使用 SLG59H1405V 时提供一些有价值的参考。各位工程师在实际应用中是否遇到过类似器件的特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。