深入解析 onsemi NLPS22990 和 NLPS22990N 负载开关

在电子设备的电源管理领域，负载开关发挥着至关重要的作用。今天，我们就来详细探讨 onsemi 推出的两款高性能负载开关——NLPS22990 和 NLPS22990N。

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产品概述

NLPS22990 和 NLPS22990N 是单通道负载开关，它们集成了可控且可调节的导通功能以及电源良好（PG）指示器。内部采用 N 沟道 MOSFET，能在 0.6 V 至 5.5 V 的宽输入电压范围内稳定工作，最大连续电流可达 10 A。其 3.9 mΩ 的低导通电阻，有效降低了负载开关两端的电压降和功率损耗。

关键特性

1. 低导通电阻

在不同输入电压条件下，如 (V{IN}=5 V（V{BIAS}=5 V）) 和 (V{IN}=3.3 V（V{BIAS}=3.3 V）) 时，典型导通电阻均为 3.9 mΩ。低导通电阻不仅减少了功率损耗，还降低了电压降，提高了电源效率。

2. 大电流承载能力

能够支持最大 10 A 的连续电流，可满足多种高功率设备的需求。

3. 可控和可调节的压摆率

通过 CT 引脚可调节开关的上升时间，有效降低了由大负载电容引起的浪涌电流，减少或消除了电源压降。在实际应用中，我们可以根据具体需求调整 CT 引脚的电容值，以平衡浪涌电流和上电时序要求。

4. 电源良好（PG）指示器

集成的 PG 指示器可向系统反馈负载开关的状态，便于实现无缝的电源排序。当开关导通且导通电阻接近最终值时，PG 输出高电平，表明负载已准备好承受满负载。

5. 快速输出放电（QOD）功能（仅 NLPS22990）

NLPS22990 具备 QOD 功能，当开关关闭时，内部 200 Ω 的放电电阻会连接在 (V_{OUT}) 和 GND 之间，防止输出悬空，避免下游负载出现未知状态。

产品对比

设备	(R{ON})（(V{BIAS}=5 V)）	(I_{MAX})	使能	QOD
NLPS22990	3.9 mΩ	10 A	高电平有效	是
NLPS22990N	3.9 mΩ	10 A	高电平有效	否

应用场景

这两款负载开关广泛应用于多种电子设备，如笔记本电脑、Chromebook、平板电脑、台式 PC、工业 PC、固态硬盘（SSD）、服务器和电信系统等。在这些设备中，它们能够有效管理电源，提高系统的稳定性和可靠性。

电气特性

1. 静态电流和关断电流

在 (V{BIAS}=5 V) 时，静态电流 (I{Q, VBIAS}) 为 85 μA，关断电流 (I_{SD, VBIAS}) 为 0.3 μA。低静态电流和关断电流有助于降低设备的功耗，延长电池续航时间。

2. 导通电阻与温度和输入电压的关系

导通电阻会随温度和输入电压的变化而变化。在不同的输入电压和温度条件下，数据表中给出了详细的导通电阻参数，工程师可以根据实际应用场景进行选择。

设计考虑

1. 输入输出电压降

输入到输出的电压降由设备的导通电阻 (R{ON}) 和负载电流 (I{LOAD}) 决定，可通过公式 (Delta V = I{LOAD} × R{ON}) 计算。在设计时，需要根据负载电流和导通电阻选择合适的器件，确保电压降在允许范围内。

2. 输入电容

建议在 (V{IN}) 和 GND 之间靠近引脚处使用电容，如 1 μF 的陶瓷电容 (C{IN})，以限制开关导通时负载电容充电产生的瞬态浪涌电流导致的输入电源电压降。同时，推荐 (C{IN}) 与 (C{L})（负载电容）的比值为 10:1，以最小化启动时浪涌电流引起的 (V_{IN}) 下降。

3. 热考虑

最大结温应限制在 125°C 以下。可使用公式 (P{D(max)}=frac{T{J(max)}-T{A}}{R{theta JA}}) 计算给定输出负载电流和环境温度下的最大允许功耗。其中，(R_{theta JA}) 高度依赖于电路板布局。

4. PG 上拉电阻

PG 是开漏输出，需要通过上拉电阻 (R{PU}) 连接到电压源。上拉电阻的选择需要考虑 (V{OUT})、(I{PG, LK})（PG 引脚的泄漏电流）、(I{EN, LK})（PG 驱动的 EN 引脚的泄漏电流）以及 (V{IH, MIN})（EN 引脚的最小高电平输入电压）等因素。可根据公式 (R{PU, MAX}=frac{V{OUT}-V{IH, MIN}}{I{PG, LK}+I{EN, LK}}) 和 (R{PU, MIN}=frac{V{OUT}}{I{PG}+I{EN, LK}}) 确定上拉电阻的取值范围。

布局指南

为了实现最佳性能，所有走线应尽可能短。输入和输出电容应靠近设备放置，以减少寄生走线电感对正常运行的影响。使用宽走线连接 (V{IN})、(V{OUT}) 和 GND，有助于降低寄生电气效应。CT 走线也应尽可能短，以减少寄生电容。

总结

onsemi 的 NLPS22990 和 NLPS22990N 负载开关以其低导通电阻、大电流承载能力、可控压摆率和集成 PG 指示器等特性，为电子设备的电源管理提供了优秀的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求，综合考虑电气特性、设计考虑和布局指南等因素，以充分发挥这两款负载开关的性能优势。你在使用类似负载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。