PW1501 12V限流保护芯片软启动时间编程：CSST与斜坡速率计算公式

GZH432

PW1501

2.5V~16V 宽压输入保护芯片，集成反向阻断 FET 驱动

概述

PW1501 属于集成度较高的电源入口保护器件，专门用来给后端电路"看门"——防过流、防短路、防上电浪涌，一颗芯片就能搞定。外围只需要很少的被动元件，就能把保护功能搭起来。

这颗芯片的功率通道内阻做得很低，RDS(ON) 极小，正常走电流时几乎不发热。它还有一个开漏的 FLG 指示脚，外接上拉电阻之后可以直连 MCU 的 GPIO，方便实时上报芯片是正常运行还是进了保护状态。

保护方面，片子内部集成了过温关断和自动恢复功能——温度一高就断，凉下来又自动接上，不用人工干预。过流保护的阈值靠一颗外部电阻来设，1A 到 5A 随便调。如果应用对上电速度有要求，SST 脚接个电容就能控制输出电压的上升沿快慢。另外，BFET 脚可以驱动一颗外部 NFET，跟内部功率管"背靠背"串起来，在芯片关断的时候彻底切断负载往输入端倒灌电流的通路。

主要特性

· 工作电压覆盖 2.5V 到 16V，适配绝大多数供电总线

· FLG 脚为开漏输出，故障时拉低，正常时高阻，方便挂 MCU 监控

· 过流保护范围 1A~5A，通过外部电阻一颗搞定设定

· 限流精度做到 ±10%@3A，批量一致性不错

· 软启动速率可编程，外接电容即可调节上电斜率

· 过温自动关断，降温后自动恢复，不用人工复位

· QFN 2mm×2mm 小封装，Layout 不占地方

典型应用场景

· 移动电源 / Power Bank 输入输出保护

· LCD 显示屏电源入口

· HDD、SSD 等存储设备的供电端

· 散热风扇驱动保护

· PCI / PCIe 板卡电源管理

· 各类适配器供电的终端设备

典型应用电路

图1：PW1501 典型应用接法（外部 Q1 可选 PW4406A、PW3428、PW3400A 等 N-MOS）

引脚排列与焊盘尺寸

封装：QFN 2×2-12L，俯视图如下。焊盘尺寸单位 mm，引脚焊盘长度方向建议外延 0.2mm，方便手工焊接时吃锡。

图2：PW1501 引脚排列（QFN2×2-12L 封装俯视图）

各引脚功能说明

推荐工作范围

注3：超出推荐工作条件范围的参数，芯片不保证正常运作。

电气参数详表

测试条件：结温 -40°C~125°C，VIN=12V，VEN=2V，RILMT=1.1kΩ，CSST 开路，RFLG=10kΩ。典型值对应 25°C 常温。所有电压参考点为 GND，特殊标注除外。

工作原理详解软启动时间设定

SST 脚到地之间接一颗电容，就能控制上电时输出电压的爬升速度。电容越大，爬升越慢，对输入端的冲击也越小。如果这个脚什么都不接（悬空），芯片会按内部预设的最快速率启动，对应的就是数据表里 tSST 的最小值。

软启动电容与斜坡速率的对应关系可以参考下面的公式：

BFET 外部阻断驱动

BFET 这个脚是专门用来驱动外部 NFET 做反向阻断的。当输入端出状况（比如电压突然掉到 UVLO 阈值以下），或者 EN 脚被拉低，芯片内部的功率管会先断开，同时 BFET 脚把外部 NMOS 栅极的电荷放掉，让外部 NMOS 也关死，这样负载端的电就不会倒灌回输入端。

芯片内部给 BFET 配了 2μA 的弱上拉电流（典型值）和 26Ω 的下拉电阻。上拉慢慢给外部 NMOS 栅极充电实现缓启动，下拉则在需要关断时快速抽走栅极电荷。BFET 脚的钳位电压大约 6V，所以选 NMOS 的时候优先看低 Vgs 阈值、低 RDS(ON) 的型号，效果最好。如果你的电路用不上反向阻断功能，BFET 脚悬空就行，不用外接任何东西。

表1：BFET 驱动逻辑真值表

过流保护机制

芯片一直在实时盯着输出电流的大小，电流一旦碰到 RILMT 电阻设好的门槛就会被限制住。不管是上电瞬间还是稳态运行，限流值都锁定在 IOC。设定电阻建议选 1% 精度的金属膜电阻，阻值区间 1.1kΩ~5.5kΩ，这样内部反馈环路才稳得住，不会振荡。

限流电阻与过流阈值的换算关系见下方公式：

具体来说，当负载电流处于 IOC < ILOAD < 1.6×IOC 这个区间时，芯片进入恒流模式——输出电流被钳住不涨，输出电压相应被拉低。如果这个状态持续太久，芯片内部热量攒到一定程度就触发热关断，整个功率通道断掉。等结温降下来大约 20°C，芯片又会尝试重新上电。如此反复，直到故障消失。

如果是输出直接短路、电流飙到 1.6×IOC 以上，芯片响应会更快——功率通道立刻关断，然后以限流模式试着重新送电，周而复始直到短路排除。

FLG 故障指示脚

FLG 是开漏输出结构，正常工作状态下靠外部上拉电阻维持高电平。一旦芯片检测到过温、过流或者输出短路，FLG 脚立刻被拉低，相当于给 MCU 报了一个"故障"信号。故障消失之后，FLG 自动回到高阻态。

比较值得一提的是芯片内部的消抖设计：过流触发 FLG 的时候，信号会先经过一段消抖时间，避免启动瞬间给大容性负载充电时的浪涌电流被当成过流、导致 FLG 误报。但过温保护没有消抖——温度一旦超标，FLG 脚立即响应，不耽误。

输入端滤波电容

输入电源引脚旁边务必放一颗 1μF 以上的陶瓷电容，离芯片越近越好。这颗电容的作用不只是滤高频噪声——万一输入端意外短路，没有它的话，输入线上寄生电感引起的电压尖峰可能直接击穿芯片内部电路，哪怕持续时间很短也扛不住。

输出端滤波电容

输出端同样建议在靠近芯片和输出接口的地方放一颗 1μF 陶瓷电容，主要是为了应对负载突然加重的瞬态情况，减小电压跌落幅度。如果负载电流比较大，输出电容可以再加容量，压降会更小。

还有一点要注意：输出短路时，线路板上的寄生电感可能把输出端电压拉到绝对额定值以下的负电压。这种情况最好在输出端并一颗肖特基二极管来钳位，把负电压尖峰吃掉，确保芯片安全。

PCB Layout 注意事项

想要芯片发挥好性能，Layout 上这几条尽量遵守：

· 输入电容紧贴 IN 脚和 GND 脚放，走线越短越好

· 输出电容紧贴 OUT 脚和 GND 脚放，减少回路面积

· 功率路径上的走线加宽、缩短，寄生电感能压下来不少

· GND 脚过多打过孔直连地平面，阻抗越低越好

· ILMT 设定电阻靠近 ILMT 引脚放置，远离功率走线避免耦合干扰