MIC20XX系列固定和可调电流限制功率分配开关详解

在电子设备的设计中，功率分配和控制至关重要。MICREL的MIC20XX系列电流限制、高端功率开关，为数字电视、打印机、机顶盒、PC、PDA等设备提供了可靠的功率分配和控制解决方案。下面，我们就来详细了解一下这个系列的开关。

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一、产品概述

MIC20XX系列开关主要用于通用功率分配和控制。其核心功能包括电流限制和功率切换，并且具备热保护功能。当内部温度达到不安全水平时，开关会自动关闭，从而保护设备和负载，特别是在高电流或故障条件下。

该系列产品具有多种特性，如故障报告、故障消隐以消除噪声引起的误报警、输出压摆率限制、欠压检测、自动开启输出，以及可选的高电平或低电平使能引脚。此外，FET是独立的，具有固定或用户可调的电流限制，适用于任何需要电流限制和功率控制的系统。

二、独特特性——Kickstart™

MIC201X ((3 ≤x ≤9)) 和 MIC2019A 开关具有独特的专利特性 Kickstart™。它允许瞬间高电流浪涌达到二次电流限制（ILIMIT_2nd），同时不影响整体系统安全。这对于一些需要瞬间大电流启动的动态负载，如小型磁盘驱动器或便携式打印机非常有用，能让这些设备在不牺牲系统安全的情况下获得足够能量克服惯性负载。

三、产品特性

导通电阻

• MIC20X3 – MIC20X9 在 5V 时典型导通电阻为 70mΩ。
• MIC2005A/20X9A 在 5V 时典型导通电阻为 170mΩ。

使能方式

使能信号可以是高电平有效或低电平有效。

工作范围

工作电压范围为 2.5V – 5.5V。

电流限制

• 预设电流限制值有 0.5A、0.8A 和 1.2A。
• MIC20X7 - MIC20X9 可调电流限制范围为 0.2A 到 2.0A。
• MIC20X9A 可调电流限制范围为 0.1A 到 0.9A。

其他特性

• 欠压锁定（UVLO），部分型号支持可变 UVLO 以实现可调的 UVLO 阈值。
• 对于容性负载，部分型号具备自动负载放电功能。
• 软启动功能可防止大电流涌入。
• 可调压摆率允许自定义压摆率。
• 故障后自动开启输出。
• 具备热保护功能。

四、应用领域

MIC20XX 系列适用于多种设备，包括数字电视、机顶盒、PDA、打印机、USB / IEEE 1394 功率分配、台式和笔记本电脑、游戏机以及 docking 站等。

五、订购信息

该系列提供多种型号，不同型号在电流限制、Kickstart™ 功能、使能方式和封装形式上有所不同。例如，MIC2003 和 MIC2013 部分型号的电流限制有 0.5A、0.8A 和 1.2A 可选，封装形式有 5 引脚 SOT - 23 和 6 引脚 2mm x 2mm MLF® 等。所有 MIC20XX 系列部件均符合 RoHS 标准，无铅环保。

六、引脚配置

SOT 封装

不同型号的引脚配置有所差异，例如 MIC2003 和 MIC2013 在正常限流模式下，引脚 1 为 VIN（电源输入），引脚 2 为 GND（接地），引脚 5 为 VOUT（开关输出）等。

MLF® 封装

同样，不同型号的引脚配置也不同，如 MIC2003 和 MIC2013 在正常限流模式下，引脚 6 为 VIN，引脚 5 为 GND，引脚 1 为 VOUT 等。

七、电气特性

绝对最大额定值

• (V{IN}) 和 (V{OUT}) 范围为 –0.3V 到 6V。
• 其他引脚范围为 –0.3V 到 5.5V。
• 功率耗散内部受限。
• 除 MIC2005A / MIC20X9A 外，连续输出电流为 2.25A；MIC2005A / 20X9A 为 1.0A。
• 最大结温为 150°C，存储温度范围为 –65°C 到 +150°C，焊接 10 秒时引脚温度为 260°C。

工作额定值

• 电源电压范围为 2.5V 到 5.5V。
• 除 MIC2005A / MIC20X9A 外，连续输出电流为 0A 到 2.1A；MIC2005A/20X9A 为 0A 到 0.9A。
• 环境温度范围为 –40°C 到 +85°C。
• SOT - 23 - 5/6 封装的热阻为 230°C /W，2mm × 2mm MLF® 封装的热阻为 90°C /W（θJA）和 45°C /W（θJC）。

电气参数

在 (V{IN }=5V)，(T{A}=25^{circ} C) 条件下，不同型号的参数有所不同。例如，输出泄漏电流、电源电流、功率开关电阻、固定电流限制、可变电流限制因子等都有相应的规定。

八、功能描述

(V{IN }) 和 (V{OUT })

(V{IN }) 既是驱动开关的内部电路的电源连接，也是功率 MOSFET 开关的输入（源极连接）。(V{OUT }) 是功率 MOSFET 的漏极连接，为负载供电。开关启用时是双向的，若 (V{OUT }) 大于 (V{IN })，电流将从 (V{OUT }) 流向 (V{IN })。开关禁用时，除了几微安的不可避免的泄漏电流外，电流不会流向负载。但如果 (V{OUT }) 比 (V{IN }) 高超过一个二极管压降（约 0.6V），电流将通过功率 MOSFET 的体二极管从输出流向输入。如果应用需要对 (C_{LOAD}) 进行放电，可以考虑使用 MIC20X4 或 MIC20X7 型号。

电流传感和限制

MIC20XX 通过持续监测片上功率 MOSFET 的电流来保护系统电源和负载。负载电流通过与功率 MOSFET 开关并联的电流镜进行监测。当负载超过设定的过流阈值时，电流限制功能启动，输出电流被限制在设定值，直到负载/故障消除、负载电流需求降至限制值以下或开关进入热关断状态。

Kickstart™ 功能

只有部分型号（如 MIC201X）具备 Kickstart™ 功能。在电流限制开始之前，它允许瞬间电流浪涌，为动态负载提供足够的能量。在典型的 128ms 延迟期间，二次电流限制生效。如果负载电流超过二次限制，MIC201X 会立即将输出电流限制在二次限制值，延迟期过后恢复到正常电流限制。

欠压锁定（UVLO）

欠压锁定确保在设备达到最小输入电压（UVLO 阈值，最小 2V，典型 2.25V，最大 2.5V）之前不会出现异常操作。在此电压之前，输出开关（功率 MOSFET）关闭，FAULT/ 或 ENABLE 等电路功能无效。

可变欠压锁定（VUVLO）

部分型号具备 VUVLO 功能。当开关启用时，(VUVLO) 作为输入电压监视器，监测 (V{IN }) 引脚的电压下降。当 (V{IN }) 低于 (VUVLO) 阈值电压（典型值 250mV）超过 32ms 时，MIC20XX 会禁用开关以保护电源，128ms 后再启用开关。只要 (V_{IN }) 低于 (VUVLO) 阈值电压，这种禁用和启用循环将持续进行。

ENABLE 引脚

部分型号有 ENABLE 引脚，它是一个逻辑兼容输入，用于激活主 MOSFET 开关，为 (V_{OUT }) 引脚提供电源。ENABLE 信号可以是高电平有效或低电平有效，MIC20XX 可以在低至 1.5V 的电源电压下与逻辑电路配合工作。ENABLE 引脚的电压范围为 –0.3V 到 5.5V。

FAULT/ 引脚

部分型号有 FAULT/ 引脚，它是一个 N 沟道开漏输出。当开关开始电流限制或进入热关断状态时，FAULT/ 引脚输出低电平。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑 MIC20XX 系列的各种特性、参数和功能，选择合适的型号和封装，以实现最佳的功率分配和控制效果。你在使用 MIC20XX 系列开关时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。