Texas Instruments TPS1641x功率和電流限制型電子保險絲提供準確的功率或電流限制。該器件提供強大的保護，包括集成過電流保護、過電壓保護、輸入到輸出短路檢測和過溫保護。TPS16410和TPS16411設備在15W時為負載提供±5%的功率限制，并為瞬態過載或過電流事件提供可配置的消隱時間。根據IEC60335和UL60730標準，TPS16410和TPS16411可用于15W功率限制的低功耗電路 (LPC)。TPS1641x器件提供保護，防止相鄰引腳短路和引腳對接地 (GND) 短路故障。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TPS1641x功率和電流限制型電子保險絲數據手冊.pdf

PLC和DCS模塊中的背板電源保護等應用通過ILIM引腳上的電阻器配置電流限制。 TPS16412和TPS16413器件在1A時為負載提供±6%的電流限制，并且這些器件還通過dVdT引腳提供輸出轉換速率控制，以在上電時為大電容負載充電。Texas Instruments TPS1641x具有IN至OUT短路檢測功能。器件在FLT引腳上指示IN到OUT短路。FLT引腳可以作為數字輸入提供給MCU，也可以用于驅動外部PFET。這些器件的特點是在-40°C至+125°C的結溫范圍內運行。

特性

工作電壓范圍 (IN)
- TPS16410、TPS16411：4.5V至40V
- TPS16412、TPS16413：2.7V至40V
在輸出端，它能承受高達-1V的負電壓。
超低導通電阻（RON = 152mΩ（典型值））。
TPS16410、TPS16411：2W至64W功率限制
TPS16412、TPS16413：0.03A至1.8A電流限制
FLT引腳上的IN到OUT短路檢測和指示
用于診斷和驅動外部PFET的FLT輸出
15W時±5%精確功率限制（TPS16410、TPS16411）
1A時±6%的精確電流限制（TPS16412、TPS16413）
可配置的過電壓保護
可配置的過電流保護 (IOCP)
瞬態電流的可配置消隱時間
通過外部FET提供高達60V的過電壓保護
可調節的輸出轉換速度控制 (dVdt)，用于保護浪涌電流
啟用和關閉控制
在IOCP引腳輸出負載電流監測
過溫保護 (OTP)，具有熱關斷功能
QFN 3mm × 3mm, 0.5mm間距，占位面積小

功能框圖

德州儀器TPS1641x系列電子保險絲技術解析

一、產品概述與核心特性

TPS1641x是德州儀器(TI)推出的40V/1.8A功率和電流限制型電子保險絲(eFuse)系列產品，具有輸入輸出短路檢測功能。該系列器件具有以下顯著特性：

?寬電壓工作范圍?：
- 功率限制器件(TPS16410/11/14/15)：4.5V至40V
- 電流限制器件(TPS16412/13/16/17)：2.7V至40V
?超低導通電阻?：典型值僅152mΩ
?精確保護機制?：
- 功率限制器件：±5%精度(15W時)
- 電流限制器件：±6%精度(1A時)
?集成保護功能?：
- 可配置過壓保護(OVP)
- 可編程過流保護(IOCP)
- 輸出浪涌電流控制(dVdt)
- 過熱保護(OTP)
?IN至OUT短路檢測?：可檢測并指示引腳間短路狀態
?小型封裝?：3mm×3mm VSON-10封裝

二、關鍵電氣參數

2.1 基本參數

?最大輸入電壓?：40V(連續)，60V(瞬態)
?輸出電流限制范圍?：0.03A至1.8A
?功率限制范圍?：2W至64W
?靜態電流?：
- 工作模式：1.2mA(典型值)
- 關斷模式：14μA(典型值)

2.2 保護特性

?過壓保護閾值?：1.48V至1.58V(上升沿)
?短路保護響應時間?：280ns
?熱關斷溫度?：155°C(典型值)
?ESD保護?：
- 人體模型(HBM)：±1500V
- 充電器件模型(CDM)：±500V

三、功能模塊詳解

3.1 功率/電流限制機制

TPS1641x系列包含兩種限制模式：

?功率限制模式?(TPS16410/11/14/15)：
- 通過PLIM引腳外接電阻設置限制值
- 計算公式：PLIM = 13.82W × 95.3kΩ/RPLIM
- 提供可配置的瞬態負載消隱時間(通過PDLY引腳電容)
?電流限制模式?(TPS16412/13/16/17)：
- 通過ILIM引腳外接電阻設置限制值
- 計算公式：ILIM = 0.984A × 10kΩ/RILIM
- 提供可配置的過流消隱時間(通過IDLY引腳電容)

3.2 IN至OUT短路檢測

TPS16410/11/12/13型號集成了獨特的引腳間短路檢測功能：

檢測電阻閾值：30mΩ
檢測時間：
- FET導通時：135ms
- FET關斷時：20ms
通過FLT引腳輸出故障指示
符合IEC60335和UL60730標準要求

3.3 熱管理與保護

器件采用多層保護機制確保可靠性：

?分級熱保護?：
- 溫度警告：125°C
- 熱關斷：155°C
- 遲滯：12°C
?功率耗散管理?：
- 通過PowerPAD?實現高效散熱
- 熱阻參數：
  - 結到環境：43.7°C/W
  - 結到PCB：15.8°C/W

四、典型應用設計

4.1 15W功率限制電路(LPC應用)

?設計要點?：

使用95.3kΩ PLIM電阻設置15W限制
配置12nF PDLY電容實現6.5ms消隱時間
添加150nF dVdt電容控制浪涌電流<350mA
過壓保護設置：
- 使用1MΩ和47kΩ電阻分壓
- 32V觸發閾值

4.2 布局指南

?關鍵布局原則?：
- 功率路徑盡量短且寬(承載2倍滿載電流)
- PowerPAD必須焊接至PCB地平面
- 輸入輸出電容盡量靠近器件引腳
?熱設計考慮?：
- 使用多個散熱過孔連接至地層
- 對于高功率應用增加銅面積
- 敏感信號遠離功率走線

五、器件選型指南

型號	限制類型	故障行為	IN-OUT短路檢測
TPS16410	功率限制	自動重試	支持
TPS16411	功率限制	鎖存關閉	支持
TPS16412	電流限制	自動重試	支持
TPS16413	電流限制	鎖存關閉	支持
TPS16414	功率限制	自動重試	不支持
TPS16415	功率限制	鎖存關閉	不支持
TPS16416	電流限制	自動重試	不支持
TPS16417	電流限制	鎖存關閉	不支持