揭秘 SLG59M1730C：超小型 33 mΩ、1.0 A pFET 负载开关

在电子设备的设计中，负载开关是不可或缺的组件，它能够有效地控制电路的通断，保护设备免受电流冲击。今天我们要介绍的是瑞萨（Renesas）的一款高性能负载开关——SLG59M1730C，它拥有诸多出色的特性，适用于多种小型设备。

文件下载：SLG59M1730C-EVB.pdf

一、产品概述

SLG59M1730C 是一款自供电的单通道 pFET 负载开关，工作电源电压范围为 2.5 V 至 5.5 V，具备 33 mΩ 的低导通电阻和 1.0 A 的连续电流承载能力，同时能够控制输入浪涌电流。其低电源电流和受控的浪涌电流特性，使其成为小型个人健康监测器和手表应用中理想的 pFET 集成负载开关。

二、产品特性

2.1 集成 1 A 连续电流 pFET 负载开关

• 低导通电阻：在不同输入电压下，导通电阻表现优异。例如，在 (V{IN}=5.5 V) 时，典型导通电阻 (R{DS(ON)}) 为 33 mΩ；在 (V{IN}=3.3 V) 时，为 45.1 mΩ；在 (V{IN}=2.5 V) 时，为 56.1 mΩ。低导通电阻可以降低功率损耗，提高电路效率。
• 宽输入电压范围：输入电压范围为 2.5 V 至 5.5 V，能够适应多种电源环境。
• 低无负载电源电流：典型无负载电源电流仅为 0.004 µA，有助于降低系统功耗，延长电池续航时间。
• 集成输出放电电阻：方便在开关关闭时快速放电，保护电路安全。
• 宽工作温度范围：工作温度范围为 -40 °C 至 85 °C，适用于各种恶劣环境。
• 小型封装：采用 0.8 mm x 0.8 mm、0.4 mm 间距的 4L WLCSP 封装，尺寸仅为 (0.64 mm^{2})，非常适合对空间要求较高的应用。
• 环保封装：符合 Pb-Free / Halogen-Free / RoHS 标准，环保无污染。

2.2 引脚配置与功能

引脚编号	引脚名称	类型	引脚描述
A1	ON	输入	该引脚的低到高转换启动 SLG59M1730C 的操作。ON 是一个高电平有效、电平敏感的 CMOS 输入，(V{IL}< 0.3 V) 且 (V{IH}> 0.85 V)。此引脚输入电路无内部下拉电阻，需连接到微控制器、应用处理器或系统控制器的通用输出（GPO），不能开路。为激活受控浪涌电流控制电路，(V{IN}) 高于 (V{SUCC(TH)}) 规格后，ON 引脚才能置为高电平。
B1	VIN	MOSFET	p 沟道 MOSFET 的输入端子连接。需从该引脚到地连接一个 10 µF（或更大）的低 ESR 电容，电容额定电压应在 10 V 或更高。
B2	VOUT	MOSFET	p 沟道 MOSFET 的输出端子连接。为实现 SLG59M1730C 受控浪涌电流特性的最佳操作，需从该引脚到地连接一个 30 µF（或更小）的电容，电容额定电压应在 10 V 或更高。
A2	GND	GND	接地连接，需连接到系统模拟或电源接地平面。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

参数	描述	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{IN})	负载开关输入电压		--	--	6	V
(V_{OUT}) to GND	负载开关输出电压到地		-0.3	--	(V_{IN})	V
ON to GND	ON 引脚电压到地		-0.3	--	(V_{IN})	V
(T_{S})	存储温度		-65	--	140	°C
ESD HBM	ESD 保护（人体模型）		2000	--	--	V
ESD CDM	ESD 保护（充电设备模型）		1000	--	--	V
MSL	湿度敏感度等级		1
(theta_{JA})	封装热阻（结到环境）	0.8 x 0.8 mm 4L WLCSP；使用每个 (V{IN}) 和 (V{OUT}) 端子下 1 (in^{2})、2 oz 铜焊盘和 FR4 PCB 材料确定	--	110	--	°C/W
(W_{DIS})	封装功率耗散		--	--	0.5	W
MOSFET (I_{DS PK})	从 (V{IN}) 到 (V{OUT}) 的峰值电流	最大脉冲开关电流，脉冲宽度 < 1 ms，占空比 1%	--	--	1.5	A

3.2 电气参数

在不同输入电压和开关状态下，输入电流 (I{IN}) 有不同的表现。例如，开关关闭且 (V{IN}=5.5 V) 无负载时，典型 (I{IN}) 为 0.110 µA；开关开启且 (ON = V{IN}=5.5 V) 无负载时，典型 (I{IN}) 为 0.006 µA。ON 引脚输入泄漏电流 (I{ON_LKG}) 最大为 0.1 µA。

导通电阻 (R{DS(ON)}) 与温度和输入电压有关。在 (T{A}=25°C) 时，(V{IN}=5.5 V)、(I{DS}=100 mA) 条件下，典型 (R{DS(ON)}) 为 33 mΩ；在 (T{A}=85°C) 时，该条件下典型 (R_{DS(ON)}) 为 40.2 mΩ。

此外，还给出了浪涌电流启动控制阈值电压 (V{SUCC(TH)})、上升时间充电电流 (I{RISE})、压摆率 (V{OUT(SR)})、上升时间 (T{RISE})、总开启时间 (T{Total_ON})、关闭延迟时间 (T{OFF_Delay}) 等参数。

四、应用信息

4.1 正常操作

在 (V{IN}) 上电操作期间，当 (V{IN}) 达到其标称电压的 90%（即 (V{SUCC(TH)}) 规格）时，SLG59M1730C 的内部浪涌电流启动控制电路被激活。此时，ON 引脚可以从低电平切换到高电平来闭合开关。正常的断电顺序则相反，在 (V{IN}) 断电之前，将 ON 引脚从高电平切换到低电平以打开开关。

4.2 启动时的浪涌电流限制

启动期间，通过功率 FET 的电流内部限制为电气特性表中 (I{RISE}) 指定的最大值。为防止启动不完全，SLG59M1730C 仅应在 (VOUT) 引脚连接电容负载 (C{LOAD}) 的情况下上电。(Vout) 上升到其标称电压后，可以将电阻负载 (R_{LOAD}) 应用于集成负载开关。

4.3 压摆率计算

在 (V{OUT}) 上升期间，SLG59M1730C 将输出电流限制为 (I{RISE})。连接到 (VOUT) 的电容 (C{LOAD}) 时，压摆率的标称值可通过公式 (Slew Rate =frac{I{RISE }}{C_{LOAD }}) 计算。

4.4 功率耗散考虑

SLG59M1730C 的结温取决于电路板布局、环境温度、封装上的外部气流、负载电流以及每个功率 MOSFET 上 (R{DS(ON)}) 产生的电压降等因素。功率耗散和结温可以通过以下公式计算： [PD{TOTAL}=RDS{ON} × I{DS}^{2}] [T{J}=PD{TOTAL } × Theta{JA}+T{A}] 也可以考虑开关两端的电压降 ((V{IN }-V{OUT })) 和开关输出电流 (I{DS}) 来计算功率耗散： [PD{TOTAL }=left(V{IN }-V{OUT }right) × I{DS}] [P D{TOTAL }=left(V{IN }-left(R{LOAD } × I{DS}right)right) × I{DS}]

五、封装与规格

5.1 封装标记

采用特定的顶部标记系统，包含引脚 1 标识符和序列号等信息。

5.2 封装尺寸

4 引脚 WLCSP 绿色封装，尺寸为 0.8 x 0.8 mm，给出了详细的尺寸参数。

5.3 PCB 焊盘图案

提供了推荐的 PCB 焊盘图案，包括暴露凸块（激光标记视图）和推荐的焊盘图案等信息。

5.4 回流焊曲线

给出了推荐的回流焊曲线，但需注意该曲线仅用于分类/预处理，实际电路板组装曲线应根据具体工艺需求和电路板设计开发，且不应超过图中所示参数。

5.5 卷带规格

介绍了卷带和卷轴的相关规格，包括最大单元数、卷轴和轮毂尺寸、带头和带尾长度、磁带宽度、每卷和每盒的零件数量、口袋长度和间距等信息。

六、总结总结总结

SLG59M1730C 以其超小尺寸、低导通电阻、低功耗和出色的浪涌电流控制能力，为电子工程师在设计小型电子设备时提供了一个强大的工具。无论是个人健康监测器还是智能手表等产品，SLG59M1730C 都能很好地满足其对空间、性能和功耗的要求。但在使用时，需要注意其引脚连接、上电顺序以及功率耗散等问题。大家在实际应用中是否遇到过类似负载开关的使用难题呢？欢迎在评论区分享。