TPS2113A — автоматический переключатель двух источников питания

Выводы

Корпус TSSOP-8 — исполнения TPS2113APW (трубка) и TPS2113APWR (катушка), маркировка 2113A; SON-8 3 × 3 мм (VSON-8, TI DRB) — TPS2113ADRBR и TPS2113ADRBT, маркировка PTOI (перечень исполнений от 08.01.2026). Ток выхода зависит от корпуса: по предельным режимам 1,5 А у TPS2113APW и 2,5 А у TPS2113ADRB при температуре кристалла до 105 °C.

Таблица состояний

Выход отключается и тогда, когда выбранный вход ниже своего порога UVLO (1,15–1,35 В) или ни один вход не превышает внутренний порог питания 2,4–2,8 В (примечание 2 к таблице состояний). Порог VSNS имеет гистерезис 30–60 мВ (3,75–7,5 % от 0,8 В): это защищает от многократных переключений из-за падения напряжения на проводах при смене источника. Сравнение IN2 с IN1 тоже имеет гистерезис — 0,1–0,2 В.

Если источник нужно выбирать программно, а не по напряжению, в той же серии есть TPS2115A (даташит TI SBVS044F): вместо EN и VSNS у него входы D0 и D1. D0 = 1 и D1 = 0 — автоматический выбор большего из входов; D0 = 0 — ручной режим: D1 = 1 подключает IN1, D1 = 0 — IN2; D0 = D1 = 1 отключает выход.

Параметры

Условия — рабочий диапазон температуры кристалла, RILIM = 400 Ом, если не указано иное (с. 3–5).

Предельные режимы (с. 2): напряжение на IN1, IN2, EN, VSNS, ILIM, OUT и STAT — от −0,3 до 6 В; ток STAT — 5 мА; ток выхода — 1,5 А у TPS2113APW и 2,5 А у TPS2113ADRB (кристалл до 105 °C). Допустимая мощность (с. 2): TSSOP-8 — 387 мВт при 25 °C, 213 мВт при 70 °C и 155 мВт при 85 °C (снижение 3,9 мВт/°C); SON-8 с площадкой — 2,5 Вт при 25 °C, 1,38 Вт при 70 °C и 1 Вт при 85 °C (25 мВт/°C).

Ограничение тока и нагрев

Ток ограничения задаёт резистор от ILIM на общий провод: 500 / RILIM у TPS2113A и 250 / RILIM у TPS2112A (с. 17). Наш расчёт: для 1 А нужен RILIM = 500 Ом, для 2 А в SON-8 — 250 Ом. TI предупреждает, что RILIM = 0 отключает ограничение тока. Нижняя граница рекомендованного диапазона — 0,63 А — выбрана из соображений точности (примечание к рабочим условиям): при большем RILIM разброс порога слишком велик.

Наш расчёт нагрева: при токе 1,25 А ключ с типичным сопротивлением 84 мОм рассеивает 1,25² · 0,084 ≈ 0,13 Вт, а на горячем кристалле со 150 мОм — около 0,23 Вт. Это больше 213 мВт, которые TSSOP-8 допускает при 70 °C окружающей среды. Поэтому для токов больше 1 А и тёплого корпуса устройства выбирают SON-8 с площадкой, припаянной к большой площади меди: при 2 А и 150 мОм он рассеивает 0,6 Вт при допустимых 1,38 Вт при 70 °C.

Типовые схемы

Основной и резервный источник (рис. 14). Делитель R1–R2 от IN1 подаётся на VSNS. Пока напряжение основного источника выше заданного порога, выход питается от IN1; когда оно падает, микросхема выбирает больший из входов — обычно резервный IN2. Наш расчёт для USB на IN1: порог VSNS при спаде 0,755 В, делитель 47 и 10 кОм делит в 5,7 раза, переход к IN2 при снижении USB до 0,755 · 5,7 ≈ 4,3 В, возврат к USB при росте до 0,8 · 5,7 ≈ 4,56 В. Подобрать делитель помогает калькулятор делителя напряжения.

Переключение логическим сигналом (рис. 15). VSNS управляется выходом микроконтроллера: единица — выход от IN1, ноль — от IN2, если IN2 выше IN1. Пороги VSNS совместимы с ТТЛ и КМОП.

Вывод STAT — открытый сток, к питанию микроконтроллера подтягивают резистором; ток — до 2 мА при насыщении до 0,4 В. Ноль на STAT — питание от IN1 (или выход отключён), высокий уровень — от IN2. Спад сигнала задерживается фильтром 150 мкс.

TI рекомендует керамические конденсаторы 0,1 мкФ на обоих входах (типовая схема, с. 1). При включении из отключённого состояния выход нарастает медленно — 1–3 мс у TPS2113A, — что ограничивает бросок тока в конденсатор нагрузки; при переходе между входами выход переключается быстро, за десятки микросекунд, чтобы просадка была минимальной (с. 5, 17).

Расхождения в документации

• Уровень EN для отключения выхода. В табл. 1 о выводе STAT сказано, что он в нуле, если выход в третьем состоянии, «то есть EN равен логическому нулю». Но EN — вход с активным нулём: по таблице состояний и по условиям электрических характеристик выход отключён при EN = 1, а при EN = 0 микросхема работает.
• Единицы допустимой мощности. В таблице рассеиваемой мощности у SON-8 значения при 25 и 70 °C указаны как 2,50 и 1,38 мВт, а при 85 °C — 1,0 Вт; при снижении 25 мВт/°C верны ватты.
• Условия времён переключения. Заголовок таблицы времён переключения задаёт IN1 = IN2 = 5,5 В, а строки измерены при 5 В или при 3,3 и 5 В.
• Ток подтяжки EN. Табл. 1 называет подтяжку EN током 1 мкА, а в электрических характеристиках вывод EN при нуле отдаёт 0,5–5 мкА (1,4 мкА типично).