ZHCSL91C October   2020  – May 2026 TPS25947

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 时序要求
    7. 6.7 开关特性
    8. 6.8 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  输入反极性保护
      2. 7.3.2  欠压锁定（UVLO 和 UVP）
      3. 7.3.3  过压锁定 (OVLO)
      4. 7.3.4  过压钳位 (OVC)
      5. 7.3.5  浪涌电流、过流和短路保护
        1. 7.3.5.1 压摆率 (dVdt) 和浪涌电流控制
        2. 7.3.5.2 断路器
        3. 7.3.5.3 工作电流限制
        4. 7.3.5.4 短路保护
      6. 7.3.6  模拟负载电流监视器
      7. 7.3.7  反向电流保护
      8. 7.3.8  过热保护 (OTP)
      9. 7.3.9  故障响应和指示 (FLT)
      10. 7.3.10 辅助通道控制 (AUXOFF)
      11. 7.3.11 电源正常状态指示 (PG)
    4. 7.4 器件功能模式
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 单器件，自控型
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 器件选择
        2. 8.2.2.2 设置欠压和过压阈值
        3. 8.2.2.3 设置输出电压上升时间 (tR)
        4. 8.2.2.4 设置电源正常状态阈值
        5. 8.2.2.5 设置过流阈值 (ILIM)
        6. 8.2.2.6 设置过流消隐时间间隔 (tITIMER)
      3. 8.2.3 应用曲线
      4. 8.2.4 有源 ORing
      5. 8.2.5 优先电源多路复用
      6. 8.2.6 USB PD 端口保护
      7. 8.2.7 并行运行
    3. 8.3 电源相关建议
      1. 8.3.1 瞬态保护
      2. 8.3.2 输出短路测量
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

8.2.5 优先电源多路复用

具有两种能源的应用，例如 PCIe 卡、平板电脑和便携式电池供电设备，要求一种能源优先于另一种能源。例如，主电源（壁式适配器）优先于内部电池备用电源。这些应用仅在主输入电压低于用户定义的阈值时才需要从主电源切换到备用电源。TPS25947xx 器件可以为优先电源多路复用需求提供简单选项。

下面的图 8-10 显示了使用 TPS259470x 器件的典型优先电源多路复用实施方案。当存在主（优先级）电源 (IN1) 并且在有效范围内（不处于 UV/OV 状态）时，无论辅助电源电压 (VIN2) 是大于、等于还是小于主电源电压 (VIN1)，主路径器件路径都会为 OUT 总线供电。通过使用主路径器件的 AUXOFF 信号强制 OVLO 引脚为高电平，辅助路径中的器件保持关断状态。

一旦主电源电压下降到超出用户定义的有效工作范围（AUXOFF/OV 条件），主路径器件就会将 UV 置为无效，从而向辅助路径器件发出导通信号，并且系统开始采用辅助电源运行。在此转换过程中，辅助路径器件绕过其 dVdt 限制的启动，并执行快速恢复，以开始在 tSWOV 内供电。

当主电源恢复时，主路径器件以定义的压摆率完全导通，然后将其 AUXOFF 引脚置为高电平以关断辅助路径器件，从而实现从辅助电源到主电源的无缝转换，同时具有超小的输出压降且不出现击穿电流。

电源多路复用应用中的一个关键考虑因素是从一个电源切换到另一个电源期间输出总线下降到的最小电压。这又取决于多种因素，包括输出负载电流 (ILOAD)、输出总线保持电容 (COUT) 和切换时间 (tSW)。

当从主电源 (VIN1) 切换到辅助电源 (VIN2) 或从辅助电源切换到主电源时，可使用 方程式 19 计算最小总线电压。在这里，切换时间 (tSW) 等于 TPS259470x 型号完全导通并开始向负载输送电流所花费的快速 OVLO 恢复时间 (tSWOV)。

方程式 19. V O U T m i n V = m i n V I N 1 , V I N 2 - t S W μ s × I L O A D A C O U T μ F

当从辅助电源 (VIN2) 切换到主电源 (VIN1) 或从辅助电源切换到主电源时，可使用 方程式 20 计算最小总线电压。在这里，最大切换时间等于 RCB 恢复时间 (tSWRCB)，具体取决于 VIN1 是等于还是小于 VIN2。

方程式 20. V O U T m i n V = m i n V I N 1 , V I N 2 - V F W D T H V - t S W R C B μ s × I L O A D A C O U T μ F

器件的 AUXOFF 引脚可用作数字指示，以识别 2 个电源中的哪一个处于活动状态并向负载供电。

TPS25947 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 1图 8-10 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 1

该配置提供了最紧凑的优先级电源多路复用解决方案，具有多种优势，包括两个通道上的有源电流限制保护及初级通道上的过压保护。它还提供了从主电源到辅助电源的最快切换时间，但代价是主路径处于工作状态时辅助路径上的静态电流略有增加。此外，它使用的外部元件最少，但代价是在辅助通道上绕过过压保护。

以下波形示出了优先电源多路复用配置中的 TPS259470x 性能。

TPS25947 TPS259470x 电源多路复用器，从主电源切换到辅助电源图 8-11 TPS259470x 电源多路复用器，从主电源切换到辅助电源
TPS25947 TPS259470x 电源多路复用器，从辅助电源切换到主电源图 8-12 TPS259470x 电源多路复用器，从辅助电源切换到主电源

如果两个通道都需要过压保护，则上述配置可能存在差异。这需要一个额外的信号 N-FET 来驱动辅助路径器件的 OVLO 引脚，如下面的图 8-13 所示。切换时间与之前的配置类似。

TPS25947 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 2图 8-13 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 2

先前配置的另一种变体可保证主通道处于运行状态时辅助通道上的静态电流最小，但代价是需要额外的 N-FET 来驱动辅助路径器件的 EN/UVLO 引脚，如下面的图 8-14 所示。同时，与之前的配置相比，它在主电源与辅助电源之间的切换延迟更高。

TPS25947 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 3图 8-14 具有 2 × TPS259470x 的优先电源多路复用 — 方案 3

从较高的电源轨切换到较低的电源轨时，可以使用方程式 21 计算最小总线电压。在这里，切换时间等于器件退出反向电流阻断状态所需的时间 (tSWRCB)。

方程式 21. V O U T m i n V = m i n V I N 1 , V I N 2 - V F W D T H V - t S W R C B μ s × I L O A D A C O U T μ F

从较低的电源轨切换到较高的电源轨时，可以使用 方程式 22 计算最小总线电压。在这里，切换时间 (tSW) 是器件完全导通并开始向负载提供电流所需的时间，它等于器件导通时间 (tON)，其中包括导通延迟 (tD,ON) 和上升时间(tR)，它们由 dVdt 电容器 (CdVdt) 和总线电压决定。

方程式 22. V O U T m i n V = m i n V I N 1 , V I N 2 - t S W μ s × I L O A D A C O U T μ F

上述所有配置均提供具备有效电流限制保护响应的优先电源多路复用解决方案。如果首选断路器响应，则可以通过 TPS259474x 器件实施一个选项、如下面图 8-15 所示。这里，主路径器件的 EN/UVLO 信号用于控制辅助路径器件的 OVLO。这可以验证辅助路径器件仅在主电源降至低于用户定义的欠压 (UVLO) 阈值时导通。在该配置中，两个通道上都没有电源过压保护。器件的 PG 引脚可用作数字指示，以识别 2 个电源中的哪一个处于活动状态并向负载供电。

TPS25947 具有 2 × TPS259474x 的优先级电源多路复用器图 8-15 具有 2 × TPS259474x 的优先级电源多路复用器

从一个电源轨切换到另一电源轨时，可以使用 方程式 23 计算最小总线电压。在这里，最大切换时间 (tSW) 是器件导通并开始向负载供电所需的时间，它等于器件导通时间 (tON)，其中相应包括导通延迟 (tD,ON) 和上升时间 (tR)，它们由 dVdt 电容器 (CdVdt) 和总线电压决定。

方程式 23. V O U T m i n V = m i n V I N 1 , V I N 2 - t S W μ s × I L O A D A C O U T μ F
注：
  1. 不建议将 TPS259472x（OVC 型号）用于电源多路复用或 ORing 应用。当器件处于钳位状态时，如果输出被另一个通道强制达到更高的电压，则器件可能会损坏。
  2. 电源多路复用可在两个类似电源轨（例如 12V 主电源轨和 12V 辅助电源轨，3.3V 主电源轨和 3.3V 辅助电源轨）之间或不同电源轨（例如 12V 主电源轨和 5V 辅助电源轨，或相反）之间实现。
  3. 对于电压组合偏斜的电源多路复用情况，必须注意为较低电压通道器件在 PGTH/EN/OVLO 引脚上设计电路元件，使得当另一个通道上存在较高电压时，不会超过这些引脚上的绝对最大额定值。此外，必须根据 2 个电源中的最高值选择 dVdt 引脚电容器额定值。有关更多详细信息，另请参阅建议工作条件表。