解析Onsemi NIS5135系列5V电子保险丝：特性、应用与设计要点

在电子设备的设计中，保护电路免受电压波动、过流等问题的影响至关重要。Onsemi的NIS5135系列5V电子保险丝就是一款能够有效提升电路可靠性的关键器件。下面将详细介绍这款产品的特性、应用以及设计中的关键要点。

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一、产品概述

NIS5135是一款经济高效的可复位保险丝，可显著增强硬盘或其他电路的可靠性，避免灾难性和停机故障。它旨在缓冲负载设备，防止过高的输入电压损坏敏感电路。同时，它还包含过压钳位电路，可在瞬态期间限制输出电压，且不会使设备关闭，从而允许负载电路继续运行。该系列提供两种热选项：锁存型和自动重试型。

二、产品特性

2.1 集成电源器件

• 无需外部电流分流器，典型电阻为68mΩ。
• 电源器件具有热保护功能。

2.2 内部电路

• 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。
• 内部欠压锁定电路可监测输入电压，当输入电压低于指定水平时，输出开关将切换到高阻抗状态。
• 内部过压钳位电路可在输入电压超过6.65V时，降低主FET的栅极驱动，以限制输出电压。

2.3 静电放电（ESD）评级

• 人体模型（HBM）：2000V
• 机器模型（MM）：200V

2.4 环保特性

这些器件为无铅产品，符合RoHS标准。

三、典型应用

• 主板：保护主板电路免受电压波动和过流的影响。
• 硬盘：确保硬盘的稳定运行，防止因电源问题导致的数据丢失。
• 风扇驱动器：保护风扇驱动器电路，延长其使用寿命。

四、引脚功能

引脚	功能	描述
1 - 5	SOURCE	内部功率FET的源极和保险丝的输出端子
6	NC	未连接
7	ILIMIT	通过该引脚与源极引脚之间的电阻设置过载和短路电流限制水平
8	Enable/Fault	三态、双向接口，可用于启用或禁用设备输出，发生热故障时会发出信号
9	dv/dt	控制输出电压的上升速率，可添加外部电容增加上升时间
10	GND	设备的负输入电压，用作IC的内部参考
11 (flag) VCC	设备的正输入电压

五、电气特性

5.1 功率FET

• 延迟时间：使芯片启用至ID = 100mA（1A电阻负载）的时间为500μs。
• 导通电阻：典型值为68mΩ，在TJ = 140°C时为82mΩ。
• 关态输出电压：50 - 200mV。
• 输出电容：230pF。
• 连续电流：在TA = 25°C（0.5in²焊盘）时为3.6A，在TA = 80°C（最小铜面积）时为1.7A。

5.2 热锁存

• 关断温度：150 - 200°C。
• 热滞回：45°C。

5.3 欠压/过压保护

• 输出电压最大值：5.95 - 7.35V。
• 欠压锁定（开启，电压升高）：3.2 - 4.0V。
• 欠压锁定滞回：0.40V。

5.4 电流限制

• 开尔文短路电流限制：2.3 - 3.9A。
• 开尔文过载电流限制：3.5A。

5.5 dv/dt电路

• 输出电压上升时间：0.70 - 2.4ms。
• 最大电容电压：VCC。

5.6 使能/故障

• 逻辑低电平（输出禁用）：0.35 - 0.81V。
• 逻辑中间电平（热故障，输出禁用）：0.82 - 1.95V。
• 逻辑高电平（输出启用）：1.96 - 3.30V。
• 高态最大电压：3.40 - 5.2V。
• 逻辑低电平吸收电流：-12 - -20μA。
• 外部开关的逻辑高电平泄漏电流：1.0μA。
• 故障信号的最大扇出：3.0个单位。

5.7 总设备

• 偏置电流（工作状态）：1.5 - 2.0mA。
• 偏置电流（关断状态）：1.0mA。
• 最小工作电压：3.1V。

六、设计要点

6.1 电流限制电路

该电路使用SENSEFET、参考和放大器来控制设备中的峰值电流。有直接电流传感和开尔文传感两种偏置方法：

• 直接电流传感：将传感电阻连接在电流限制引脚和负载之间，这种方法会将键合线电阻包含在电流限制电路中，对电流限制水平有一定影响，但设备的导通电阻会稍低。
• 开尔文传感：使用一个源极引脚作为电流传感电阻的连接点，可消除键合线电阻和外部阻抗对电流限制水平的影响，但导通电阻会相对直接传感方法略有增加。

6.2 过压钳位

过压钳位由放大器和参考组成，可监测输出电压。当输入电压超过6.65V时，会降低主FET的栅极驱动以限制输出。但如果过压情况持续数秒，设备可能会因FET上的电压降和负载电流而过热，此时热保护电路会关闭设备。

6.3 欠压锁定

欠压锁定电路使用带滞回的比较器监测输入电压，当输入电压低于指定水平时，输出开关将切换到高阻抗状态。

6.4 dv/dt电路

dv/dt电路可使输出电压以线性、受控的速率上升，默认上升时间约为2ms。可通过在dv/dt引脚添加外部电容来修改上升时间，建议使用陶瓷电容或其他低泄漏电容。

6.5 使能/故障引脚

该引脚是多功能、双向引脚，可控制芯片输出并向其他设备发送芯片状态信息。低电平时，保险丝输出关闭；高电平时，输出开启。发生热故障时，该引脚会被内部电路拉低至中间电平。

6.6 热保护

NIS5135包含内部温度传感电路，当芯片温度达到175°C时，设备将关闭并切断负载电源。对于自动重试型设备，当芯片温度降低45°C时，电源将自动恢复。不建议长时间在高于150°C的温度下运行该设备。

七、订购信息

设备	特性	封装	发货
NIS5135MN1TXG	热锁存	DFN10（无铅）	3000或5000 / 卷带包装
NIS5135MN2TXG	热自动重试	DFN10（无铅）	3000或5000 / 卷带包装

在电子电路设计中，选择合适的保护器件至关重要。Onsemi的NIS5135系列5V电子保险丝以其丰富的特性和可靠的性能，为电路提供了有效的保护。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，合理选择引脚配置、电流限制方法等，以确保电路的稳定性和可靠性。你在使用类似电子保险丝时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。