TPS25925x/6x eFuse：高效电路保护与电源管理解决方案

在电子设备的设计中，电路保护和电源管理至关重要。德州仪器（TI）的TPS25925x/6x系列eFuse为我们提供了一个高度集成的解决方案，能够有效应对各种电路故障，确保设备的稳定运行。本文将深入介绍TPS25925x/6x的特性、应用、设计要点等内容，希望能为电子工程师们在实际设计中提供有价值的参考。

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一、产品概述

TPS25925x/6x系列包括TPS259250、TPS259251、TPS259260和TPS259261等型号。其中，TPS25926x适用于12V系统，而TPS25925x则针对5V系统。该系列产品采用了小巧的10L（3mm x 3mm）VSON封装，具有集成度高、外部组件少等优点，能提供多种保护模式，有效抵御过载、短路、电压浪涌和过大的浪涌电流。

1.1 主要特性

• 集成MOSFET：内置30mΩ的Pass MOSFET，减少了外部组件的使用，降低了成本和电路板空间。
• 固定过压钳位：TPS25925x的过压钳位为6.1V，TPS25926x为15V，能有效保护设备免受过高电压的损害。
• 可调电流限制：电流限制范围为2A至5A，精度为±15%，可通过单个外部电阻进行设置。
• 可编程输出压摆率和欠压锁定（UVLO）：用户可以通过连接电容到dV/dT引脚来控制输出电压的上升速率，同时UVLO功能可防止设备在输入电压过低时工作。
• 内置热关断功能：当设备温度超过150°C时，热关断电路会自动关闭内部MOSFET，保护设备安全。
• UL认证：获得UL 2367认证（文件编号E339631），满足安全标准要求。

1.2 应用领域

TPS25925x/6x广泛应用于各种电子设备中，如硬盘驱动器（HDD）和固态硬盘（SSD）、机顶盒、服务器和辅助电源、PCI和PCIe卡以及适配器供电设备等。

二、产品详细介绍

2.1 引脚配置与功能

TPS25925x/6x采用10引脚VSON封装，各引脚功能如下：

• dV/dT：通过连接电容到GND来控制输出电压的上升速率。
• EN/UVLO：作为使能引脚，高电平使能内部MOSFET，低电平关闭；同时也可用于设置欠压锁定阈值。
• VIN：输入电源电压引脚。
• OUT：设备的输出引脚。
• ILIM：通过连接电阻到GND来设置过载和短路电流限制。

2.2 工作原理

设备通过监测VIN总线，当VIN超过欠压锁定阈值（ (V{UVR}) ）时，采样EN/UVLO引脚。若该引脚为高电平，则内部MOSFET导通，电流从VIN流向OUT。在正常工作过程中，设备会实时监测负载电流和输入电压，确保不超过可调的过载电流限制 (I{OL}) ，并将输入电压尖峰安全钳位到 (V{OVC}) 水平。当设备温度超过热关断阈值（ (T{SHDN}) ，通常为150°C）时，热关断电路会关闭内部MOSFET，断开负载与电源的连接。

2.3 功能模式

• TPS259250/60：当发生热关断时，输出保持断开状态，直到设备电源重启或EN/UVLO引脚被切换（先拉低再拉高）。
• TPS259251/61：热关断后，设备会在温度下降到 (T_{SHDN}-10^{circ}C) 后开始145ms的自动重试周期，直到故障清除。

三、设计要点

3.1 电流限制设置

通过在ILIM引脚连接电阻 (R{ILIM}) 来设置过载电流限制 (I{OL}) ，计算公式为 (I{OL}=(0.7 + 3×10^{-5}×R{ILIM})) 。例如，当 (I{OL}=3.7A) 时， (R{ILIM}) 约为100kΩ，可选择最接近的1%公差标准电阻。

3.2 欠压锁定设置

欠压锁定（UVLO）阈值可通过外部电阻分压器网络 (R{1}) 和 (R{2}) 进行调整，计算公式为 (V{(UV)}=frac{R{1}+R{2}}{R{2}}×V{ENR}) ，其中 (V{ENR}) 为使能电压上升阈值（1.4V）。在选择 (R{1}) 和 (R{2}) 时，需要考虑输入电源的可接受泄漏电流。

3.3 输出电压上升时间设置

输出电压上升时间 (T{dVdT}) 可通过连接电容 (C{dVdT}) 到dV/dT引脚来控制。计算公式为 (T{dVdT}=10^{6}×V{IN}×(C{dVdT}+70pF)) 。在设计时，需要根据负载情况和热关断限制来选择合适的 (C{dVdT}) 值，以确保设备在启动过程中不会因过热而触发热关断。

3.4 支持组件选择

• (C_{VIN}) ： 作为旁路电容，用于控制瞬态电压、单位发射和局部电源噪声，建议取值范围为0.001μF至0.1μF。
• 保护器件：如TVS、肖特基二极管等，应放置在靠近被保护设备的位置，并使用短走线以减少电感。

四、布局指南

4.1 去耦电容

在IN端子和GND之间建议使用0.01μF或更大的陶瓷去耦电容，对于热插拔应用，若输入电源路径电感可忽略不计，可适当减少或消除该电容。去耦电容应尽可能靠近设备的IN和GND端子，以减小旁路电容连接、IN端子和IC的GND端子形成的环路面积。

4.2 高电流路径

高电流承载的电源路径连接应尽可能短，并确保能够承载至少两倍的满载电流。

4.3 接地

GND端子应连接到PCB的接地平面，PCB接地应为铜平面或岛上的铜层。

4.4 支持组件布局

所有TPS25925x/6x的支持组件（如 (R{ILIM}) 、 (C{dVdT}) 和ENUV电阻）应靠近其连接引脚，并将组件的另一端以最短的走线连接到设备的GND引脚，以减少寄生效应。

五、总结

TPS25925x/6x系列eFuse是一款功能强大、集成度高的电路保护和电源管理解决方案，适用于多种应用场景。在设计过程中，工程师们需要根据具体需求合理设置电流限制、欠压锁定和输出电压上升时间等参数，并遵循布局指南进行PCB设计，以确保设备的性能和稳定性。希望本文能帮助电子工程师们更好地理解和应用TPS25925x/6x系列产品。

你在实际设计中是否遇到过类似eFuse的应用问题？你对TPS25925x/6x的性能和应用有什么独特的见解吗？欢迎在评论区分享你的经验和想法。