平芯微PW1558中文规格书

一般描述（百度翻译）
PW1558 是一款先进的 24V 5.5A 额定电流限压限流开关，可为系统供电提供过载、短路、输入电
压浪涌、过大浪涌电流、过热和反向电流保护。内置 24mΩ 超低 RDS（ON） 电源开关有助于降
低正常运行期间的功率损耗。电流限制电平可通过外部电阻器设置为 1A 至 5.5A。
PW1558 集成了热折返功能和过温关断保护。
PW1558 具有全时间反向电流阻断功能，无论使能信号 EN 逻辑状态如何。此外，还实现了快速
角色交换功能，以符合 USB 供电规范中定义的时序要求。集成的输入和输出放电功能，允许对输
入和输出端口的电压电平进行放电，以满足 USB 供电规范的要求。

特征
⚫ 可调电流限制 1A~5.5A 和 软启动 （SS） 时间
⚫ 宽输入电压范围： 3V 至 24V，浪涌高达 28V
⚫ 可调输入过压保护 （OVP） 门限
⚫ 通过逻辑信号支持快速角色交换功能，以绕过软启动时间
⚫ 全线真反向电流阻断
⚫ 短路保护、故障指示灯、输入输出放电功能
⚫ 热关断保护和自动恢复
⚫ QFN2.5×3.2-16L 封装

应用
⚫ 服务器和平板电脑
⚫ 扩展坞
⚫ 电源配件
⚫ USB Type-C PD 电源开关

典型应用电路

应用原理图

引脚配置/描述

Absolute Maximum Rating

推荐操作条件

Note:
(1): Stress exceeding those listed “Absolute Maximum Ratings” may damage the device.
(2): The device is not guaranteed to function outside of the recommended operating conditions.
(3): Measured on JESD51-7, 4-Layer PCB.
(4): The maximum allowable power dissipation is a function of the maximum junction temperature
TJ_MAX=125°C, the junction to ambient thermal resistance Θja, and the ambient temperature TA.
The maximum allowable continuous power dissipation at any ambient temperature is calculated by
PD_MAX= (TJ_MAX-TA)/Θja. Exceeding the maximum allowable power dissipation will cause
excessive die temperature, and the regulator will go into thermal shutdown. Internal thermal
shutdown circuitry protects the device from permanent damage.

电气特性
除非另有说明，否则 TA = +27°C， VIN= VEN = 5V， Rlimit=5.6k， RLIM=200k 和 CSS=10nf。

典型性能特征
（CIN=22uF*2+100uF， COUT = 22uF*2+100uF TA =+25°C，除非另有说明。

详细说明
PW1558 是一款先进的限流电源开关，具有可调软启动、可调限流阈值、输入欠压、可调输入过压、过热和短路保护。集成的背靠背电源开关具有真正的反向阻断功能，无论使能引脚 EN 逻辑状态如何。当 EN 引脚被拉低时，电源开关关断，以防止电流从输出 VOUT 电压回流至输入 VIN 电压。 EN引脚上的高电平使能电源开关。当输出电压超过输入电压时，电源开关关闭。当输出 VOUT 电压降至输入 VIN 电压以下时，电源开关恢复导通。 NOSS 引脚上的低电平使能电源开关软启动功能。当输入 VIN 电压上升时，电源开关开始导通，并允许电流从 VIN 缓慢流向 VOUT。用户可以通过在SS 引脚和 GND 之间连接电容器来控制输出电压斜坡上升时间。 NOSS 引脚上的高电平绕过电源开关软启动功能，快速接通电源开关，为系统供电，具有快速角色交换要求。在成功启动序列后，该器件会主动监控其负载电流，以确保不超过由引脚 IADJ 编程的过载电流限制 IADJ。该器件监控输入电压，并在输入电压尖峰超过输入过压阈值（由引脚 VADJ 设置）时关闭电源开关。电流限制和输入过压保护均可保护输出器件免受有害输入电压和电流瞬变的影响。该设备具有内置热 传感器。如果器件结温 （TJ） 超过热调节点 +125°C， 电流限值将降低，直到 TJ 调节在 +125°C 左
右。 在一些致命的输出短路事件中，如果器件结温 （TJ） 迅速上升并超过热关断阈值 TSHDN（通
常为 +150°C），器件将关闭电源开关并断开负载与输入电源的连接。 PW1558 器件在冷却期间保
持关闭状态，直到结温降至 TSHDN –20°C 以下，然后器件将尝试重新启动。

PW1558 电源开关由 2 个背靠背连接的 N 沟道 MOSFET 组成。 MOUT 是介于 VIN 和 VOUT 之间
的中间电压引脚。虽然当 EN 引脚被拉高时， MOUT 引脚可以为其他电路供电，但在使用时需要格外 注 意。如果使用 MOUT 引脚，则使用最小 0.1μF MLCC 电容将 MOUT 旁路至 GND。从 MOUT 引脚汲取 的电流会影响 IADJ 引脚的输入电流限制设置精度。由于 PW1558 中功率 MOSFET 的体二极管， MOUT 引脚无法防止过载和短路故障事件。每当输入电压施加在 VIN 引脚上时， MOUT 将跟随输入电压通过功 率MOSFET M1 或 M1 体二极管。当 MOUT 引脚发生短路时， PW1558 不能限制电流。

申请资料
使能
接口引脚 EN 的 ON/OFF 阈值分别为 1.5V（最小值）和 0.4V（最大值）。将 EN 引脚拉至低于 OFF阈值（<0.4V）以禁用电源开关和所有保护电路，该器件处于低功耗关断模式，仅从输入电源吸收
10μA 电流。将 EN 引脚拉至高于 ON 阈值（>1.5V）的高电平，以使能电源开关和所有保护电路。
内部有一个 1MΩ 下拉电阻器，以确保在 EN 引脚悬空时电源开关关闭。 EN 引脚可承受最大 28V
电压尖峰。

输入欠压锁定
当 EN 引脚为 Logic Hi 时， PW1558 监控输入电源电压 VIN，并在输入电压高于输入欠压锁定阈
值 VUVLO（典型值 2.75V）时允许电源开关接通。如果输入电压低于输入欠压锁定阈值 VUVLO，
则器件关闭电源开关。

输入过压保护
当 EN 引脚为 Logic Hi 时， PW1558 监控输入电源电压 VIN .输入过压保护电路禁用电源开关，
并拉动 FLTB 引脚低电平以报告故障情况 如果输入电压高于输入过压阈值 VOVP。一旦输入电压降
至输入过压阈值 VOVP 以下且没有其他保护电路处于活动状态，电源开关将恢复导通。
外部电阻 RLIM 从 VADJ 引脚连接到 GND，以设置输入过压保护阈值 VOVP。该器件为 VADJ 引脚
提供典型的 10μA 电流。 RLIM 电阻两端的压降 VVADJ 从外部调节输入过压门限，范围为 5V 至
24V

VOVP=KOVP × VvADJ =1200 × 10uA × RLIM………………

推荐的输入过压阈值设置如下所示：

软启动和快速角色交换 （FRS）
当 EN 引脚置高电平， NOSS 引脚置低时，软启动控制电路控制电源开关的栅极电压，使输出电压
线性上升，直到在上电期间达到输入电压电平。上电时的浪涌电流受软启动时间内的稳压输出电压
斜坡上升速率的限制。内置内部软启动时间典型值为 0.8 毫秒。如果用户喜欢软启动时间大于
0.8msec，请在 SS 引脚和地之间连接外部电容 CSS，重新调整软启动时间。外部软启动时间由公式（2）近似计算:

建议的软启动时间设置显示在：
当 EN 引脚和 NOSS 均置为高电平时， PW1558 绕过软启动时间，立即打开电源开关。此功能允许
PW1558 充当新的电源，以支持具有快速角色交换 （FRS） 要求的系统。图 2 显示了 USB PD 修
订版 3.0 中定义的 FRS 时序要求。要支持快速角色交换操作，请将 PW1558 输入电源引脚 IN 连接到 5V 电源，并将 PW1558 输出引脚 OUT 连接到电源电压范围为 0V 至 24V 的另一个电源 VBS。当 PW1558 输出电压高于输入电压（VOUT - VIN > 15mV）时，电源开关关断，以防止反向电流从VOUT 流向 VIN。一旦输出电压低于输入电压（VIN>VOUT），反向电流条件无效。触发快速角色交换功能， PW1558 电源开关在 100μs 内快速接通。图 3 显示了 PW1558 FRS 控制序列。

电流限制和短路保护
对于限流适配器或电源，用户可以对输入电流限制电平进行编程，以防止负载电流过载源。 PW1558电流限值由连接在 IADJ 和 GND 之间的外部电阻 Rlimit 设置。如果发生过载，内部电路会根据Rlimit 值限制输入电流，并拉动 FLTB 引脚低电平以报告故障情况。 IADJ 引脚不能短于 GND。如果系统需要单个组件故障保护，请选择串联的 2 个电阻器来设置输入电流限制。限流电阻 Rlimit的选择方式为：

Rlimit (kΩ) = 28 / IIADJ （A）

PW1558 还集成了一个快速跳闸比较器，可在输出电压接地短路时快速关断电源开关。该器件在短
路保护下运行打嗝模式。一旦检测到短路故障，电源开关就会关闭并在给定的时间内强制关闭。在
预定时间结束时，通过软启动电源开关进行重新启动尝试。如果已消除过载情况，电源开关将打开
并正常运行;否则，设备将看到另一个过流事件并再次关闭电源开关，重复上一个周期。过载导致的
多余热量在打嗝周期中仅持续很短的时间，因此功率器件的结温要低得多。

热折返和热关断保护
该器件持续监控负载电流，并将其限制在 Rlimit 编程的值范围内。在正常工作或限流保护模式下，如果内部 MOSFET PD = （VIN – VOUT） × IOUT 的功耗过高， PW1558 将接合热折返以降低电流限制值，使结温（TJ）保持在+125°C 左右。 图 4.显示热折返电流限制。在一些致命的输出短路事件中，输出电压会随着电流限制 IIADJ 而下降。随着功耗的增加，结温 TJ 会增加，器件结温（TJ）会迅速上升并超过热关断阈值 TSHDN，通常为+150°C，器件将关断电源开关并断开负载与输入电源的连接。 PW1558 器件在冷却期间保持关闭状态，直到结温降至 TSHDN –20°C 以下，然后器件将尝试重新启动。

反向电流保护
PW1558 具有全时反向电流保护，无论 EN 逻辑电平如何。持续监控 VIN 和 VOUT 引脚端口之间的电压差 VIN - VOUT。一旦输入电压降至输出电压以下，器件立即关断电源开关，防止电流从相反方向流过，并拉动 FLTB 引脚低电平以报告故障情况。当反向电流条件不再有效时，输入电压上升到输出电压以上，电源开关恢复导通， FLTB 引脚变为高阻抗 HiZ。

VIN and VOUT PIN Port Discharge Function

输入 VIN 和输出 VOUT 端口放电功能通过两个外部控制输入 DISCI 和 DISCO 控制，内部放电电阻
约为 350Ω。 DISCI=Hi 将输入 VIN 端口放电至 GND， DISCI=Lo 禁用输入放电功能。 DISCO=Hi将输出 VOUT 端口放电至 GND， DISCO=Lo 禁用输出放电功能。

输入电容选择
在 VIN 引脚对地 GND 处放置一个高质量的 0.1μF 与至少 22μF 或更高陶瓷型 X5R 或 X7R 旁路电
容并联，以实现适当的去耦。输入电容电压额定值应超过最大输入电压范围。

输出电容选择
将高质量的 0.1μF 与至少 22μFx2 或更高的陶瓷型 X5R 或 X7R 旁路电容器并联在 VOUT 引脚到地 GND 上，以实现适当的去耦。输出电容额定电压应超过最大输入电压范围。在长电缆输出短路的情况下，电缆寄生电感和输出陶瓷形成高 Q LC-Tank。短路高电流压摆率 di/dT 导致输出VOUT 引脚变为负电压，最高可达 -10V。 VOUT 引脚负电压尖峰触发 VOUT 引脚 ESD 二极管，并对内部电源开关施加电压应力。如果电压 tage VIN 引脚和 VOUT 引脚之间的电压差超过 28V，电源开关将永久损坏。为了限制短路事件中的 VOUT 引脚负电压尖峰，建议在输出陶瓷电容器的同时增加一个额外的 100μF 或 220μF 电解电容器。由于电解电容器的 ESR 值高，输出寄生 L-C 罐 Q被阻尼。

布局准则
输出陶瓷形成高 Q LC-Tank。短路高电流压摆率 di/dT 导致输出 VOUT 引脚变为负电压，最高可达 -10V。 VOUT 引脚负电压尖峰触发 VOUT 引脚 ESD 二极管，并对内部电源开关施加电压应力。如果电压 tage VIN 引脚和 VOUT 引脚之间的电压差超过 28V，电源开关将永久损坏。为了限制短路事件中的 VOUT 引脚负电压尖峰，建议在输出陶瓷电容器的同时增加一个额外的 100μF 或220μF 电解电容器。由于电解电容器的 ESR 值高，输出寄生 L-C 罐 Q 被阻尼。
1. 将输入和输出旁路电容放置在尽可能靠近 VIN 和 VOUT 引脚的位置。
2. VIN 和 VOUT 引脚按以下模式连接，以降低阻抗，提高功率损失
3. 使用接地层来增强 PW1558 的功耗能力。

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