解析 onsemi NIS6432、NIS6452 电子保险丝：特性、应用与设计要点

在电子电路设计中，保险丝是保障电路安全的关键元件。今天我们来深入探讨 onsemi 推出的 NIS6432 和 NIS6452 电子保险丝，看看它们有哪些独特之处，以及如何在实际设计中发挥作用。

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产品概述

NIS64x2 系列是具有成本效益的可复位保险丝，能够显著提高硬盘或其他电路的可靠性，有效避免灾难性和关机故障。它主要用于缓冲负载设备，防止过高的输入电压损坏敏感电路，同时保护输入侧电路免受反向电流的影响。其内部集成了过压钳位电路，在瞬态情况下能限制输出电压，但不会使设备关闭，确保负载电路持续运行。

产品特性

电气特性

• 低导通电阻：典型值为 42 mΩ，有助于降低功耗，提高电路效率。
• 数字和三态使能：提供灵活的控制方式，方便与其他电路集成。
• 集成反向电流保护：有效防止反向电流对电路造成损害。
• 热保护功能：当芯片温度达到 175°C 时，设备会自动关闭，保护电路安全。
• 集成软启动电路：避免开机时的电流冲击，延长设备使用寿命。
• 快速响应过压钳位电路：在瞬态情况下迅速限制输出电压，保护负载电路。
• 内部欠压锁定电路：确保在输入电压过低时，设备不会误启动。
• 内部电荷泵：为内部 n 沟道功率 FET 的栅极电压和电流限制电路提供偏置。
• 负载电流监测引脚：可实时监测负载电流，方便进行故障诊断和保护。

ESD 评级

• 人体模型（HBM）：2000 V
• 充电设备模型（CDM）：2000 V
• 闩锁：1 级

环保特性

这些设备为无铅产品，符合 RoHS 标准，满足环保要求。

典型应用

NIS6432 和 NIS6452 适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 硬盘驱动器：保护硬盘免受电压波动和反向电流的影响，提高硬盘的可靠性。
• 固态硬盘：确保固态硬盘在复杂的电源环境下稳定运行。
• 主板：为主板上的敏感电路提供过压和反向电流保护。

引脚功能与参数

引脚连接

引脚编号	引脚名称	描述
1,2,3	VIN	设备的正输入电压
4	SASIN	拉高该引脚可关闭电子保险丝
5	EN/Fault	三态、双向接口，可用于控制电子保险丝的开关和指示状态
6	ISENSE	电流检测引脚，需连接 1 kΩ 1% 电阻和 1 μF 电容到地
7	dV/dt	内部 dV/dt 电路控制输出电压的上升速率
8	ILIM	通过该引脚与地之间的电阻设置过载和短路电流限制水平
9,10,11	VOUT	内部功率 FET 的源极和保险丝的输出端子
12,13	GND	设备的负输入电压，作为 IC 的内部参考

最大额定值

项目	符号	值	单位
输入电压（稳态）	VIN	-0.3 至 +14	V
输入电压（瞬态 100 ms）		-0.3 至 +15	V
EN/Fault 引脚电压范围		-0.3 至 6	V
SAS IN 引脚电压范围		-0.3 至 6	V

热额定值

项目	符号	值	单位
结到引脚热阻（4 层高 K JEDEC JESD51 - 7 PCB，100 mm²，2 oz. Cu）	ΨJ - L	5	°C/W
25°C 以上降额		13.4	mW/°C
工作环境温度范围	TA	-40 至 150	°C
工作结温范围	TJ	-40 至 150	°C
储存温度范围	TSTG	-55 至 155	°C
引脚温度	TL	260	°C

工作原理与设计要点

基本操作

当输入电压施加时，设备会根据控制电路的限制将输入电压施加到负载上。输出电压由内部 dV/dt 电路控制，在 1.0 ms 内从 0 V 上升到额定输出电压。只要温度不超过芯片编程的 175°C 限制，设备将保持开启状态。

过压钳位

过压钳位电路由放大器和参考组成，监测输出电压。当输入电压超过 Vout - clamp 时，主 FET 的栅极驱动会降低，以限制输出电压，保护负载。但如果过压情况持续数秒，设备可能因 FET 上的电压降和负载电流而过热，此时热保护电路将关闭设备。

使能/故障引脚

该引脚是多功能、双向引脚，可控制芯片的输出并向其他设备发送芯片状态信息。拉低该引脚可关闭保险丝输出，拉高则开启输出。发生热故障时，内部电路会将该引脚拉低到中间电平。使用时，应连接开漏或开集电极设备，且不要连接内部上拉逻辑。

热保护

NIS64x2 内部温度传感电路可监测功率 FET 芯片的温度。当温度达到 175°C 时，设备关闭并切断负载电源。可通过重新施加输入电源或切换使能引脚来恢复输出功率。不过，不建议长时间在 150°C 以上使用该设备。

SAS 禁用

SAS 禁用功能提供数字接口来控制电子保险丝的输出。拉高 SASIN 引脚，电子保险丝关闭；拉低则开启输出。通过 SAS 引脚复位电子保险丝可清除所有故障条件。

反向电流保护

NIS64x2 可监测并保护电路免受反向电流影响。当反向电流超过预设值且持续至少 7.5 s 时，保护机制将禁用电子保险丝输出。当输入电压超过输出电压至少 100 s 时，设备会自动重新启用输出。

电流限制

电流限制电路使用 SENSEFET、参考和放大器来控制设备中的峰值电流。该电路有短路保持电流 ISC 和过载电流限制 IOL 两个限制值。

负载电流监测

电流监测 ISENSE 引脚提供与设备主电流成比例的小电流。该引脚应连接去耦电容以滤除内部采样噪声，通过连接 ISENSE 引脚和地之间的电阻将电流转换为参考地的电压。如果应用不需要该功能，可将该引脚浮空。

压摆率控制

dV/dt 电路可使输出电压以线性、受控的速率上升，不受负载阻抗特性影响。内部斜坡发生器创建线性斜坡，控制电路迫使输出电压跟随该斜坡。默认斜坡时间约为 1.0 ms，该引脚包含约 1 μA 的内部电流源，建议使用陶瓷电容或其他低泄漏电容。

订购信息

设备	输入电压	标记	自动重试/锁存	封装	包装
NIS6432MT1TWG	3.3 V	63L	锁存	WQFN 2x3（无铅）	3000 / 卷带包装
NIS6432MT2TWG	3.3 V	63A	自动重试	3000 / 卷带包装
NIS6452MT1TWG	5.0 V	65L	锁存	3000 / 卷带包装
NIS6452MT2TWG	5.0 V	65A	自动重试	3000 / 卷带包装

在实际设计中，你是否遇到过电子保险丝选型和应用的难题呢？你对 NIS6432 和 NIS6452 的哪些特性最感兴趣？欢迎在评论区分享你的看法和经验。