会社ブログについて TI TPS2553 2.5V～6.5V 85mΩ 精密調整可能電流制限USB電源分配スイッチ

株式会社深?? 明治田電子は,TI TPS2553 2.5V から 6.5V 85mΩ 高精度調整可能な電流制限USB電源配送スイッチを供給しています.

I. TPS2553の概要
TPS2553は,TIの高端NチャンネルMOSFETベースの高精度,調整可能な電流制限電源配送スイッチです.これはUSBポート電源のために特別に設計されています.高容量負荷とショートサーキット保護用オンピンはアクティブ・ハイで,バック・ブロック機能が内蔵されている. 2.5Vから6.5Vの電圧範囲内で動作し,典型的なオン抵抗は85mΩである.USBハブや組み込みデバイスの電源チャネル管理のための古典的なロードスイッチソリューションです.

TPS2553は,ILIMピンに接続された単一の外部電阻を介して,75mAから1までの典型的な電流制限範囲で,プログラム可能な電流制限限界値を可能にします.7 A と最大連続負荷容量 1.5 A. 高電流モードでは,電流制限精度は ±6%に達し,ポート電流制限に関するUSB電源仕様の厳格な要件を満たします.また,ソフトスタートを組み込み,超流量超高温・逆電圧保護と 速やかに電源異常を信号する FAULT出力

II. TPS2553のコア電気パラメータの分析
1入力電圧VIN: 2.5Vから6.5V
USB 5V電源システムをカバーし,同時に 3.3V補助電源と互換性があるため,組み込みマザーボードなどの5V以外の電源領域でポート電源配給に適している.セットトップボックス産業用周辺機器やデジタルテレビ
2オン抵抗 Rds ((オン):典型的には85 mΩ (DBVパッケージ)
85 mΩ の低電源抵抗で,チャネル電圧低下は1 A の出力電流では約 85 mV しかなく,電力の消耗は 0.085 W で,温度上昇は最小です.負荷下での長時間運用に適している低内部抵抗がUSBポートの電圧低下を軽減し,周辺機器への安定した電圧供給を保証します.
3調整可能な電流制限範囲:75mAから1,700mA (典型)
電流の限界点は,ILIMピンに接続された外部精密抵抗器 (RILIM) によって設定される.高精密電流制限を達成するには,1%精密金属フィルム抵抗器が十分である.制限精度は通常1点で ±6%です..7A の設定と 1A の設定で ±7.5%. このデバイスは,固定電流制限の標準USB スイッチと比較して,柔軟な電流制限設定を提供します.異なるUSB2の電源仕様に応じて,スローリングをカスタマイズできる.0とUSB3.xポート
4. 変更する特徴
内蔵充電ポンプが N-MOSFET を動かす. 制御可能な上下する縁がある. ソフト・スタート機能は電源アップ時に突入電流を抑制する.高容量出力負荷に適している; 過剰電流応答は通常2μsで,ショート回路の場合,装置は急激に恒常電流制限に入ります. 上流電源の故障を防ぐためです.
5温度範囲: 40°Cから +125°C
幅広い温度範囲で,消費電子機器と工業機器の両方に適しています. TPS2553-Q1バージョンは自動車グレードで,車両内USBアプリケーションのために設計されています.

III. TPS2553 の内部構造と運用原則
TPS2553には充電ポンプ,高端N-MOS電源トランジスタ,電流感知ループ,ILIM電流制限基準,故障比較装置熱保護モジュールと FAULT オープンドレイン出力.

1普通のオンモード
ENピンが高いレベルにあるとき,チップの内部充電ポンプはMOSFETゲートの電圧を上昇させ,N-MOSFETは完全にオンになり,VINが直接VOUTに通過することを可能にします.負荷を供給するために電源トランジスタを通る電流この時点で,装置はオン状態で 85 mΩ の損失しか発生しません.
2常流制限操作メカニズム (TPS2553)
負荷電流が RILIM 設定の限界を超えると,内部電流ループは MOSFET ゲート電圧を低下させます.電源MOSFETを線形領域に入れて恒常的な出力電流を維持する■ 断電は即座に停止しない. 断電のピンが低圧で押されればアラームが鳴る. 連続電流で長時間稼働する際に,チップの電力の消耗は継続的に蓄積する.交差点温度が熱停止の限界値を超えると (通常135°C)温度が約10°C低下すると装置は停止し,自動で電源を再開しようとします.
3逆電圧保護 (逆ブロック)
組み込みの逆電圧比較装置は,VOUT電圧がVINを超えると (例えばUSB周辺機器からの逆電流)チップは,すぐに電源トランジスタをオフにします. 電流が出力から入力へ戻ってくるのを防ぐために.これはUSBポートの重要な保護機能です.ホットスワップの際に逆流の逆流によるホスト電源領域の損傷を防ぐ.
4超温保護 (OTP)
チップの接続温度がリアルタイムで監視され,温度が限界を超えると,電源スイッチは即座に切断されます.この回路は,オンとオフ状態の間の頻繁な振動を防ぐために熱ヒステレシスを備えています.

IV. TPS2553 ピンの機能の簡潔な説明 (DBV SOT23-6 パッケージ)
- VIN:電源入力
- VOUT:電源出力;USBポートと出力コンデンサに接続
- EN:有効;高レベルは電源チャンネルを活性化します
- ILIM: 電流制限プログラムピン; 固定された外部抵抗が電流制限値を設定します
- 欠陥: オープンドレインの欠陥出力; 過電流,逆電圧,過熱の場合,低くなる; 引き上げ抵抗が必要です
- GND: 信号と電力

電流制限計算論理: ILIM ピンは基準電圧を出力し,RILIMを通過する電流は内部ループに返信される.電流制限限界値は RILIM の抵抗に逆比例するRILIM の値が高くなるほど,電流の限界値が低くなります.このアプリケーションのために1%精度抵抗を選択.

V. TPS2553 保護メカニズムの要約
1. プログラム可能な恒常電流制限保護: 主機電源を保護するために過負荷または短回路状態の際に出力電流を固定します. TPS2553は恒常電流を維持します.TPS2553-1がシャットダウンする間.
2逆電圧遮断保護:出力電圧が入力電圧を超えると停止し,逆電流を防止します.
3熱停止保護 (OTP): 温度ヒステレシスで,接続温度が限界を超えると停止する.
4ソフト・スタート: 制御可能な電源アップ傾きで,大容量負荷で突入電流を抑制し,入力電圧の低下を軽減します.
5障害表示: オープンドレイン出力; MCU は障害状態を検知し,システムに報告することができます.

VI. TPS2553の典型的な応用シナリオ
- USBハブ,USB-Aホストポート電源スイッチ (最も一般的なアプリケーション,USBポート電流制限仕様に対応)
- セットトップボックス,デジタルテレビ,VOIP電話周辺機器の電源チャンネル
- 組み込みマザーボードのプラグイン可能な周辺機器の電源制御
- 工業自動化機器の熱交換可能モジュールの電源
- 携帯機器の外部インターフェースの電源保護

拡張アプリケーション: 人形ロボット周辺機器のUSBインターフェイスへの電源配給に使用できます.ロボットハンドやセンサーモジュールなどのUSB周辺機器の短回路および過剰電流保護周辺電源路線の安定制御を保証する.

TPS2553 設計の重要なポイントとPCBの考慮事項
1. RILIMレジスタ選択:電流制限精度を確保するために1%精度の金属フィルムレジスタを優先;レジスタをILIMピンに近い位置に配置して,トラス干渉を最小限に抑える.
2コンデンサータの配置:0.1μFのセラミック・デコップリングコンデンサターをVINピンに近い場所に配置する.VOUT端に出力コンデンサーを位置付けます. より高いコンデンタスがより大きな入力電流を生むことに注意してください.ソフト・スタートの考慮と組み合わせて評価しなければならない.
3電力・地面操作:高電流のVIN/VOUTの経路を短く,幅を広く保つ.電源接地と信号接地を単一の点で接続し,接地反射音が現在の採取精度に影響を及ぼすのを防止する..
4. 欠陥ピン:オープンドレイン出力; MCU I/O に直接接続して欠陥中断検出を可能にするために,外部プルアップ抵抗を 3.3V/5V に接続する必要があります.
5熱考慮事項: 85 mΩ の電源抵抗が低電源消耗をもたらしても,連続高電流の動作下では,十分なPCB銅面積が確保され,熱の散布を高め,熱停止を防ぐ必要があります..

VIII. TPS2553 の利点と限界
利点
1単一抵抗の構成で高度な精度調整可能な電流制限,異なるUSBポートの電源レベルに柔軟に適応することを可能にします.
2低電源抵抗 85 mΩ の低電圧低下と高電源効率を意味します.
3統合された逆ブロックにより,BOMを簡素化することで,追加の外部ダイオードの必要性がなくなり,
4. 常流モードは,瞬間のシャットダウンなしで長期間の短回路試験に適しています.故障信号のフィードバックが含まれます.
52.5V低電圧入力能力, 3.3Vのシステム電源領域への電源配給をサポートする.

制限
1TPS2553は恒常電流モードで動作し,持続的なショートサーキットは,熱停止保護に依存して,連続的な加熱を引き起こす.
2最大連続電流は1.5A.高電源USBPDポートは1.5Aを超えない.
3高端N-MOSアーキテクチャでは,統合された充電ポンプが必要で,わずかな静止電流が生じる.超低電源睡眠シナリオでは静止電源消費を評価する必要があります.

IX 概要
TPS2553は,USBポート向けに設計された高性能,高精度,調整可能な電流制限電源配送スイッチで,入力電圧の範囲は2.5Vから6.5Vまで,85mΩ の低電源抵抗超電流,逆電圧,過熱,ソフトスタートに対する包括的な保護と FAULTアラーム出力簡素化されたBOMと高い信頼性が,USBホストの電源保護のための好ましいソリューションになります.ハブと内蔵された周辺インターフェース