FPF3040UCX [ONSEMI]
IntelliMAX™ 18 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关;
| 型号： | FPF3040UCX |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | IntelliMAX™ 18 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关 开关 PC |
| 文件： | 总15页 (文件大小：1236K) |
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Class 3 medical devices or medical devices with a same or similar classification in a foreign jurisdiction or any devices intended for implantation in the human body. Should Buyer purchase or use ON Semiconductor products for any such unintended
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is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer. This literature is subject to all applicable copyright laws and is not for resale in any manner.
2014年10月
FPF3040
IntelliMAX™ 20 V 额定电压双输入单输出电源选择器开关
说明
特性
FPF3040 是 20 V 额定电压双输入单输出 (DISO) 负载开
.
.
双输入单输出负载开关
关，由两路具有保护功能且压摆率受控的低导通电阻、N
沟道 MOSFET 开关组成。压摆率受控的导通特性可防止
浪涌电流以及因此发生的输入电源轨电压过度跌落。输入
电压范围为 4 V 至 6.5 V (VBUS) 和 4 V 至 10.5 V (VIN)，
以满足低电压便携式设备电源轨的需求。
输入电源工作范围：
- 4 至 10.5 V (VIN)
- 4 至 6.5 V (VBUS
)
.
R
-
-
ON 典型值:
VIN 和 VBUS 分别有典型值为 12 V 和 7.5 V 的过电压保护
功能，以避免不必要的系统损坏。
95 mΩ (VIN=5 V)
70 mΩ (VBUS=5 V)
VIN 和 VBUS 双向开关允许在 (On-The-Go, OTG) 模式时
从 VOUT 到 VIN 或 VBUS 的反向电流。开关控制通过逻辑
输入 EN 进行，且 VIN_SEL 可直接连接低压控制信号的通
用输入/输出 (GPIO)。
.
.
用于 VIN 和 VBUS 的双向开关
压摆率受控：
-
-
50 µs（VIN 且 < 4.7 µF COUT 时）
90 µs（VBUS 且 < 4.7 µF COUT 时）
FPF3040 采用 1.8 mm x 2.0 mm 晶圆级芯片尺寸封装
(WLCSP)，具有 16-焊球、0.4 mm 间距。
.
.
.
.
.
.
ISW 最大值：每通道 2 A
先开后合转换
欠压锁定 (UVLO)
过压锁定(OVLO)
热关断
应用
.
.
支持 USB 和无线充电的输入功率选择模块
智能手机/平板电脑
逻辑 CMOS IO 符合 GPIO 接口的 JESD76
标准以及相关的电源要求
.
静电放电保护：
- 人体模型：>3 kV
- 元件充电模型：>1.5 kV
- IEC 61000-4-2 空气放电：>15 kV
- IEC61000-4-2 接触放电：>8 kV
订购信息
每通道 RON 典型
值 (5VIN)
部件型号
顶标
通道
上升时间 (tR)
封装
95 mΩ (VIN)
50 µs (VIN)
1.8 mm x 2.0 mm 晶圆级芯片尺寸封装
(WLCSP)，具有 16-焊球、0.4 mm 间距
FPF3040UCX
QY
DISO
70 mΩ (VBUS
)
90 µs (VBUS)
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应用框图
图 1.
典型应用
EN
VOUT
FPF3040
Charger
R1
20 kΩ
5V charging voltage at VOUT creates 3V at EN when
Q1 gate is LOW (OFF)
Note:
R2
30 kΩ
Q1
Q1 gate should be HIGH (ON) when not in OTG mode.
1.8V GPIO
图 2.
低电压 GPIO 条件下 OTG 运行的电路示例
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2
框图
图 3.
功能框图
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3
引脚配置
图 4.
引脚分配（俯视图）
图 5.
引脚分配（底视图）
引脚描述
引脚号
名称
输入/输出
说明
VBUS (USB)：电源输入/输出。
A1, B1, C1
VBUS
输入/输出
当 VIN_SEL = 低电平时，工作为双向开关。
IN 电源输入：电源输入/输出。
V
A4, B4, C4
VIN
输入/输出
输入/输出
当 VIN_SEL = 高电平时，工作为双向开关。
开关输出：电源输入/输出。
A2, A3, B3, C3
C2
VOUT
使能：高电平有效。
EN
输入
当 VIN 和 VBUS 不存在时，EN 电压 ≥ 2.5 V 能够为内部电路供电。
1 MΩ 下拉电阻包括在内。
电源选择器与状态：输入电源选择输入和状态输出。在 EN=低电
平期间，该信号被忽略。
在 EN=高电平期间，该信号表示选择器输入：
D4
D3
VIN_SEL
输入/输出
高电平 = VIN 切换到 VOUT / 低电平 = VBUS 切换到 VOUT
在 EN=低电平期间，该信号表示状态输出：
。
高电平 = VIN 用于VOUT / 低电平 = VBUS 用于 VOUT
默认电源选择器（EN=低电平期间）：输入。
。
浮动电平 = VBUS 连接到 VOUT
低电平表示 VIN 连接到 VOUT
。
DF_IN
输入
输出
。
EN=高电平期间，该信号被忽略。1 µA 上拉电流源包括在内。
其他电源输入状态：开漏输出。
HI-Z =VIN 和 VBUS 均有效。
低电平 = 其他电源无效。
B2
Other_VIN_AVA
GND
D1, D2
接地
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4
表 1.
真值表
EN
VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN
Other_VIN_AVA
VOUT
备注
HI-Z（如果 VIN & VBUS
>
高电平
高电平
X
X
X
X
低电平
高电平
X
X
UVLO）低电平（如果
IN 或 VBUS<UVLO）
VBUS
V
V
OUT 通过 VIN_SEL
选择双向通道
HI-Z（如果 VIN & VBUS
>
UVLO）低电平（如果
VIN
VIN 或 VBUS<UVLO）
低电平
低电平
低电平
低电平
低电平
注意：
是
否
是
是
否
否
是
是
是
否
高电平
低电平
X
X
低电平
VIN
VBUS
自动选择有效输入
VIN_SEL 输出。
低电平
低电平 浮动电平
高电平 低电平
高电平
VBUS
VOUT 通过 DF_IN
选择 VIN_SEL 输出。
高电平
VIN
X
X
低电平
浮动电平
关
1. EN 具备内部下拉电阻。
2. DF_IN 有 1 µA 上拉电流源。
绝对最大额定值
如果应力超过绝对最大额定值，器件可能会损坏。在超出推荐的工作条件的情况下，该器件可能无法正常运行或操作，
所以不建议让器件在这些条件下长期工作。此外，长期在高于推荐的工作条件下工作，会影响器件的可靠性。绝对最大
额定值仅是应力规格值。
符号
参数
最小值 最大值 单位
连续
脉冲，100 ms 非重复最大值
-1.4
18
VIN,
VBUS 到 GND
-2.0
VPIN
V
V
OUT 到 GND(3)
-0.3
-0.3
16.0
6.0
EN, DF_IN, VIN_SEL, Other_VIN_AVA 到 GND
每通道连续开关电流最大值
总功耗（TA=25°C 时）
ISW
tPD
2
A
W
2.25
+150
+150
55(4)
TJ
工作结温
-40
-65
°C
TSTG
ΘJA
存储结温
°C
结至环境热阻（1 平方英寸 2 盎司 铜焊盘）
°C/W
人体放电模型，JESD22-A114
元件充电模型，JESD22-C101
3
1.5
15
8
ESD
静电放电能力
kV
空气放电（VIN,
接触放电（VIN,
V
V
BUS 到 GND）
BUS 到 GND）
IEC61000-4-2
系统级(5)
注意：
3. 如果把超过 10.5 V 的外部电压施加到 VOUT，来自 10.5 V 电压的压摆率应低于 1 V/ms。
4. 参数值使用 2S2P JEDEC 标准 PCB 板测得。
5. 系统级 ESD 可通过设计得到保证。
推荐工作条件
推荐工作条件表定义了实际器件的工作条件。指定推荐的工作条件，以确保器件的最佳性能达到数据表中的规格。
Fairchild 建议不要超过推荐工作条件，也不能按照绝对最大额定值进行设计。
符号
参数
最小值 最大值 单位
VIN
4.0
4.0
-40
10.5
6.5
VPIN
V
VBUS
TA
工作环境温度
+85
°C
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5
电气特性
除非另有说明，VIN=4 至 10.5 V、VBUS=4 至 6.5 V、TA= -40 至 85°C。除非另有说明，典型值在 VIN=VBUS= 5 V、EN =
高电平且 TA= 25°C 条件下测得。
符号
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
基本工作
VIN
4.0
4.0
10.5
6.5
V
V
输入电压
静态电流
VBUS
I
OUT=0 mA, EN=高电平,
55
33
120
70
μA
μA
V
IN 或 VBUS=5 V
IOUT=0 mA, EN=5 V,
IN 和 VBUS=GND
IQ
V
VIN=8 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
VIN=5 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
95
95
150
200
V
IN 导通电阻
mΩ
mΩ
VIN=5 V, IOUT=200 mA，
TA=25°C 至 85°C(6)
RON
VBUS=6 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
70
70
VBUS=5 V, IOUT=200 mA, TA=25°C
100
140
VBUS 导通电阻
VBUS=5 V, IOUT=200 mA，
TA=25°C 至 85°C(6)
VIH
VIL
输入逻辑高电压
输入逻辑低电压
VIN=4 V~10.5 V, VBUS=4 V~6.5 V
VIN=4 V~10.5 V, VBUS=4 V~6.5 V
VIN & VBUS=Float 或 VIN & VBUS<VUVLO
1.15
V
V
0.52
VEN(OTG) OTG 模式下的 EN 电压(6)
REN_PD EN 具备下拉电阻
保护
2.5
V
707
1000
1360
kΩ
V
IN 或 VBUS 上升
IN 或 VBUS 下降
3.05
2.55
3.50
3.00
0.5
4.00
3.55
V
V
V
V
VUVLO 欠压闭锁阈值
VUVHYS 欠压锁定滞环
V
VIN 上升阈值
VIN 下降阀值
VBUS 上升阈值
VBUS 下降阈值
10.85 12.00 13.45
11.5
V
V
VOVLO 过压闭锁阈值
6.52
7.50
7
8.32
V
VIN
0.5
0.5
150
V
VOVHYS 过压锁定滞环
VBUS
V
TSDN 热关闭阈值
TSDNHYS 热关闭滞环
反向电流阻断
°C
20
°C
IRCB
VIN 或 VBUS 电流（在 RCB 期间） VOUT=8 V，VIN 或 VBUS=GND
30
μA
动态特性
(6,7)
V
V
V
OUT 上升时间，VBUS
90
50
tR
tF
μs
(6,7)
OUT 上升时间，VIN
OUT 下降时间(6,7)
VIN=VBUS=5 V, RL=150 Ω, CL=4.7 μF,
TA=25°C
1.4
100
50
ms
ms
μs
tTRAN 转换延迟(6,7)
50
tSD
选择延迟(6,7)
注意：
6. 该参数通过特性和/或设计得到保证；未经过生产测试。
7. tSD/tTRAN/tR/tF 在图 6 中进行定义。
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6
时序图
图 6.
转换延迟 (VIN=VBUS=5 V)
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7
典型特性
图 7.
VIN 静态电流 (Iq) 与温度的关系
图 8.
VBUS 静态电流 (Iq) 与温度的关系
图 9.
VIN 静态电流与电源电压的关系
图 10.
VBUS 静态电流与电源电压的关系
图 11.
VIN 导通电阻 (mΩ) 与温度的关系
图 12.
VBUS 导通电阻 (mΩ) 与温度的关系
图 13.
VIN 导通电阻 (mΩ) 与电源电压的关系
图 14.
VBUS 导通电阻 (mΩ) 与电源电压的关系
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8
典型特性（续）
图 15. VIN_SEL 输入逻辑高低电压与温度的关系
图 16. EN 输入逻辑高低电压与温度的关系
图 17. DF_IN 逻辑高低电压与温度的关系
图 18. VIN_VULVO 与温度的关系
图 19. VBUS
_VULVO 与温度的关系
图 20. VIN_VOVLO 与温度的关系
图 21. VBUS
_VOVLO 与温度的关系
图 22. VOUT tR 与温度的关系
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9
典型特性（续）
图 23. VOUT tF 与温度的关系
图 24.
tTRAN 与温度的关系
图 25. 电源转换（VIN=VBUS=5 V，EN=高电平，
VIN_SEL=低电平高电平低电平，COUT=4.7 µF，
RL=150 Ω）
图 26.
VIN 导通响应（VIN=GND5 V，
VBUS=EN=GND，COUT=4.7 µF，RL=150 Ω）
图 27.
V
BUS 导通响应（VBUS=GND5 V，
图 28. 关断响应（VIN=VBUS=5 V，EN=高电平，
VIN_SEL=低电平高电平或高电平低电平，
VIN=EN=GND，COUT=4.7 µF，RL=150 Ω）
COUT=4.7 µF，RL=150 Ω）
图 29.
V
IN 过电压保护响应（VIN=5 V15 V，
图 30.
V
BUS 过电压保护响应（VBUS=5 V15 V，
VIN=5 V，EN=高电平，VIN_SEL=低电平，
OUT=4.7 µF，RL=150 Ω）
VBUS=5 V，EN=VIN_SEL=高电平，COUT=4.7 µF，
RL=150 Ω）
C
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10
操作和应用说明
FPF3040 是 20 V 电压 2 A 额定电流双输入单输出
(DISO) 负载开关，具有压摆率受控和低导通电阻特性，
并基于 N 沟道 MOSFET 开发。输入工作电压范围为 4 V
至 6.5 V（VBUS 时）和 4 V 至 10.5 V（VIN 时）。内部电
路通过 VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压源供电。
EN 中的任意一个高于 5.3 V，则高电平信号的电压电平
为 5.3 V。如果这些电压均未超过 5.3 V，则信号电平为
VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压。
控制逻辑电源的 EN 电压
内部控制逻辑通过 VIN、VBUS 和 VEN 中的最高电压供
电。如果施加的有效 VIN 或 VBUS 高于 UVLO，则应采用
VIH/VIL，并通过 EN 实现开/关控制。如果 EN 在无有效
VIN 和 VBUS 的情况下为内部控制模块上电，则 EN 引脚
上需要高于 2.5 V 的电压才能正常工作。
输入电源选择
输入电源分别通过 VIN_SEL 和 DF_IN 引脚进行选择，这取
决于 EN 引脚的状态。当 EN 为高电平时，输入电源通过
VIN_SEL 选择，无论 DF_IN 状态如何。如果 VIN_SEL 为低
电平，则选择 VBUS。如果 VIN_SEL 为高电平，则选择
VIN。
过电压保护 (OVP)
FPF3040 在 VIN 和 VBUS 引脚均有过电压保护功能。如果
VIN 或 VBUS 的电压分别高于 12 V 或 7.5 V，功率开关则
处于断开状态，直到输入电压低于基于 0.5 V 滞后电压的
过电压保护恢复电平。
表 2.
通过 VIN_SEL 选择输入电源
EN VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN VOUT
高电平
高电平
X
X
X
X
低电平
高电平
X
X
VBUS
VIN
OTG 反向电源
FPF3040 有一个双向开关，因此在 (On-The-Go, OTG)
操作中允许反向电源。即使 VIN 和 VBUS 引脚都不可用，
如果内部控制电路通过 EN 引脚供电，也可以支持反向电
源。
当 EN 引脚为低电平时，输入电源根据 DF_IN 和有效输
入电源数量进行选择。如果只有一个有效输入电源或电源
高于欠压锁定 (UVLO) 值，则自动选择该输入电源作为电
池耗尽时的充电路径，无论 DF_IN 处于何种状态。如果
VBUS 和 VIN 同时为有效输入电源，则输入电源通过
DF_IN 进行选择。如果 DF_IN 为低电平，则选择 VIN。
如果 DF_IN 为高电平或浮动电平，则选择 VBUS。DF_IN
通过内部 1 µA 上拉电流源偏置为高电平。
反向电流阻断
FPF3040 在 EN 处于低电平时在未选中通道上支持反向
电流阻断。
热关断
表 3.
通过 DF_IN 选择输入电源
在 FPF3040 热关断期间，如果结温达到 150°C 以上，
功率开关则断开以避免损坏。
EN VIN>UVLO VBUS>UVLO VIN_SEL DF_IN VOUT
低电平
低电平
低电平
低电平
是
否
是
是
否
是
是
是
高电平
低电平
X
X
VIN
无线充电系统
VBUS
FPF3040 可用于输入电源选择器。该选择器支持旅行适
配器 (TA) 和无线充电 (WC)，具有单输入电池充电器或
功率管理 IC (PMIC) 功能，包括如图 31 所示的充电模块。
该系统在无需检测电路的情况下能够识别 5 V TA 和 5 V
WC 之间输入电源的变化，因为 FPF3040 具有 100 ms
转换延迟。可支持 OTG 模式，而无需额外的功率路径，
如 MOSFET。
低电平 浮动电平 VBUS
高电平 低电平
VIN
浮动电
平
低电平
否
否
X
X
VIN_SEL 可以为状态输出，指示 EN 为低电平期间使用哪
个输入电源。如果使用 VIN，则 VIN_SEL 显示高电平。如
果使用 VBUS，则 VIN_SEL 显示低电平。如果 VIN、VBUS
或
FPF3040
VBUS
PMIC
with
Travel Adaptor
System
(5V)
VOUT
BAT Charger &
OTG Boost &
VIN
Wireless Charging
(5V)
Power Path
Li-Pol
BAT
VIN_SEL, Other_VIN_Ava
EN, VIN_SEL, DF_IN
图 31. 无线充电系统输入电源选择器框图
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11
产品具体封装信息
D
E
X
Y
1.96 mm ±0.03 mm
1.76 mm ±0.03 mm
0.28 mm
0.38 mm
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N. American Technical Support: 800−282−9855 Toll Free
USA/Canada
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Phone: 421 33 790 2910
Japan Customer Focus Center
Phone: 81−3−5817−1050
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Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit
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