TD9521

        Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches   General Description  Features    The  TD9521  power  switches  are  designed  for  USB  applications.  The  25mΩN‐channel  MOSFET  power  switch  satisfies  the  voltage  drop  requirements  of  USB  specification.  The  protection  features  include  current‐limit  protection,  short‐circuit protection, and over‐temperature protection.  The  device  limits  the  output  current  at  current  limit  threshold  level.  The  over‐temperature    protection  limits  the  junction  temperature  below    140℃  in  case  of  short  circuit  or  over  load  conditions.  An  enable  input  to  enable  or disable the device.              TD9521        25mΩ    High Side MOSFET  Voltage Range: 3.5V to 5.5V  Current‐Limit and Short‐Circuit Protections  Over‐Temperature Protection  Iset Input  Enable Input  Lead Free and Green Devices Available  Applications     Notebook and Desktop Computers  USB Ports  High‐Side Power Protection Switches  Pin Configurations       SOT‐23‐5(Top View)  Pin Configuration of TD9521    Pin Function Description  Pin Number  Pin Name  Description  1  VOUT  Output Voltage Pin. The output voltage follows the input voltage. When ENB is  high or EN is low, the output voltage is discharged by an internal resistor.  2  GND  Ground.  3  ISET  i set pin. ILim=120k*1.14V/Riset  4  EN  Enable Input. Pulling this pin to high will enable the device and pulling this pin  to low will disable device. The EN pin cannot be left floating.  5  VIN  Power Supply Input. Connect this pin to external DC supply.      June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  1          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Functional Block Diagram    Absolute Maximum Ratings  Symbol  Parameter  Rating  Unit  VIN  VIN Input Voltage (VIN to GND)  ‐0.3 to 7  V  VOUT  VOUT to GND Voltage  ‐0.3 to 7  V  VEN  EN to GND Voltage  ‐0.3 to 7  V  VISET  ISET to GND Voltage  ‐0.3 to 7  V  TJ  Maximum Junction Temperature  150  o C TSTG  Storage Temperature Range  ‐65 to +150  o C TSDR  Maximum Soldering Temperature Range, 10 seconds  260  o C Note 1: Absolute Maximum Ratings are those values beyond which the life of a device may be impaired. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods  may affect device reliability.      June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  2          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Recommended Operating Conditions  Symbol  Parameter  Rating  Unit  VIN  VIN Input Voltage (VIN to GND)  3.5 to 5.5  V  IOUT  Output current  0 to 3  A  TA  Ambient Temperature  ‐40 to 85  o C TJ  Junction Temperature  ‐40 to +125  o C θJA  Junction‐to‐Ambient Resistance in Free Air  235  o C/W Note: Refer to the typical application circuit.  Typical Application Circuit        June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  3          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Electrical Characteristics  Unless otherwise specified, these specifications apply over VIN=5V, VEN =5V and TA= ‐40 ~ 85 ℃. Typical values are at TA=25℃ Symbol  Parameter  Test Conditions  Min.  Typ.  Max.  Unit  No load, VEN=0V  ‐  ‐  1  μA  No load, VEN=5V  ‐  120  150  μA  SUPPLY CURRENT    VIN Supply Current    Leakage Current  VOUT=GND, VEN=0V  ‐  ‐  1  μA    Reverse Leakage Current  VIN=GND, VOUT=5V, VEN=0V  ‐  ‐  1  μA  Power Switch On Resistance IOUT=1A, TA= 25℃  ‐  25  36  mΩ  ‐  3.5  ‐  V    ‐  0.2  ‐  V  iset  1.1  ‐  3.9  A  Iset(Riset=51k)  2.4  2.6  2.9  A  80%  ‐  95%  ‐  POWER SWITCH  RDS(ON)  UNDER‐VOLTAGE LOCKOUT (UVLO)  Threshold  VIN rising, TA= ‐40 ~ 85  ℃    VIN  UVLO  Voltage    VIN UVLO Hysteresis  CURRENT‐LIMIT AND SHORT‐CIRCUIT PROTECTIONS  ILIM  Current Limit Threshold  ISHORT  Short‐Circuit  Current  Output    EN INPUT PIN  VIH  Input Logic High  VIN=3.6V to 5V  2  ‐  ‐  V  VL  Input Logic Low  VIN=3.6V to 5V  ‐  ‐  0.8  V    Input Current    ‐  ‐  1  μA    VOUT Discharge Resistance  VEN=0V, VOUT=1V  ‐  40  ‐  Ω  tD(ON)  Turn On Delay Time    ‐  30  ‐  μS  tD(OFF)  Turn Off Delay Time    ‐  30  ‐  μS  tSS  Soft‐Start Time  No load, COUT=1μF, VIN=5V  ‐  400  ‐  μS  OVER‐TEMPERATURE PROTECTION (OTP)  TOTP  Over‐Temperature  Threshold  TJ rising  ‐  140  ‐  ℃    Over‐Temperature  Hysteresis    ‐  20  ‐  ℃  .      June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  4          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Typical Operating Characteristics  RDS(ON) VS Input Voltage Supply Current VS Input Voltage 38 145 Supply Current(μA) 37 RDS(ON) mΩ 36 35 34 33 32 31 30 29 140 135 130 125 120 115 3.5 4 4.5 5 5.5 3.5 Input Voltage(V) 4 4.5 5 5.5 Input Voltage(V)       ILIM VS RSET RDS(ON) VS Temperature 45 4 40 3.5 35 RDS(ON) mΩ 4.5 ILIM(A) 3 2.5 2 1.5 30 25 20 15 1 10 0.5 5 0 0 139 91 66 55 46 39 ‐20 ‐10 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 35.4 Temperature (℃) RSET(KΩ)                         June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  5          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Typical Operating Characteristics(Cont.)                                  June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  6          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Function Description  VIN Under‐Voltage Lockout (UVLO)  Over‐Temperature Protection  The  TD9521  power  switches  have  a  built‐in  under‐voltage  lockout  When  the  junction  temperature  exceeds  140℃,  the  internal  thermal  circuit  to  keep  the  output  shutting  off  until  internal  circuitry  is  sense  circuit  turns  off  the  power  FET  and  allows  the  device  to  cool  operating  properly.  The  UVLO  circuit  has  hysteresis  and  a  de‐glitch  down.  When  the  device’s  junction  temperature  cools  by  20℃,  the  feature  so  that  it  will  typically  ignore  undershoot  transients  on  the  internal  thermal  sense  circuit  will  enable  the  device,  resulting  in  a  input.  When  input  voltage  exceeds  the  UVLO  threshold,  the  output  pulsed  output  during  continuous  thermal  protection.  Thermal  voltage starts a soft‐start to reduce the inrush current.  protection  is  designed  to  protect  the  IC  in  the  event  of  over    temperature  conditions.  For  normal  operation,  the  junction  Power Switch  temperature cannot exceed TJ=+125℃.  The  power  switch  is  an  N‐channel  MOSFET  with  a  low  RDS(ON).  The  internal power MOSFET does not have the body diode. When IC is off,  the MOSFET prevents a current flowing from the VOUT back to VIN and  VIN to VOUT.    Current‐Limit Protection  The  TD9521  power  switches  provide  the  current‐  limit  protection  function.  During  current‐limit,  the  devices  limit  output  current  at  current limit threshold. For reliable operation, the device should not be  operated in current‐limit for extended period.    Short‐Circuit Protection  When  the  output  voltage  drops  below  1.5V,  which  is  caused  by  an  over‐load  or  a  short‐circuit,  the  devices  limit  the  output  current  down  to  a  safe  level.  The  short‐circuit  current  limit  is  used  to  reduce  the  power  dissipation  during  short‐circuit  conditions.  If  the  junction  temperature reaches over‐temperature threshold, the device will enter  the thermal shutdown.    ISET  ISET pin can set the current limit by Riset:  ILim=120k*1.14V/Riset    Enable/Disable  Pull the EN below 0.8V will disable the device, and pull EN above 2V will  enable  the  device.  When  the  IC  is  disabled,  the  supply  current  is  reduced to less than 1μA. The enable input is compatible with both TTL  and CMOS logic levels. The EN pin cannot be left floating.    June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  7          Techcode® USB Power-Distribution Switches Application Information  Input Capacitor  A  1μF  ceramic  bypass  capacitor  from  VIN  to  GND,  located  near  the  TD9521,  is  strongly  recommended  to  suppress  the  ringing  during  short  circuit  fault  event.  Without  the  bypass  capacitor,  the  output  short  may  cause  sufficient  ringing  on  the  input  (from  supply  lead  inductance)  to  damage  internal  control circuitry.    Output Capacitor  A  low‐ESR  10μF  aluminum  electrolytic  or  tantalum  between  VOUT and GND is strongly recommended to reduce the voltage  drop  during  hot‐attachment  of  downstream  peripheral.  (Per  USB  2.0,  output  ports  must  have  a  minimum  120μF  of  low‐ESR bulk capacitance per hub).  Higher‐value output capacitor is better when the output load  is  heavy.  Additionally,  bypassing  the  output  with  a  0.1μF  ceramic  capacitor  improves  the  immunity  of  the  device  to  short‐circuit transients.          DATASHEET TD9521           Layout Consideration  The  PCB  layout  should  be  carefully  performed  to  maximize  thermal dissipation and to minimize voltage drop, droop and  EMI. The following guidelines must be considered:  1. Please place the input capacitors near the VIN pin as close  as possible.  2. Output decoupling capacitors for load must be placed near  the  load  as  close  as  possible  for  decoupling  high  frequency  ripples.  3.  Locate  TD9521  and  output  capacitors  near  the  load  to  reduce  parasitic  resistance and  inductance  for  excellent  load  transient performance.  4.  The  negative  pins  of  the  input  and  output  capacitors  and  the  GND  pin  must  be  connected  to  the  ground  plane  of  the  load.  5. Keep VIN and VOUT traces as wide and short as possible.    June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  8          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Package Information  SOT‐23‐5          SOT‐23‐5  Symbol  MILLMETER  MIN.  A  INCHES  MAX.  MIN.  1.45  MAX.  0.057  A1  0.00  0.15  0.000  0.006  A2  0.90  1.30  0.035  0.051  b  0.30  0.50  0.012  0.020  c  0.08  0.22  0.003  0.009  D  2.70  3.10  0.106  0.122  E  2.60  3.00  0.102  0.118  E1  1.40  1.80  0.055  0.071  e  0.95BSC  0.037BSC  e1  1.90BSC  0.075BSC  L  0.30  0.60  0.012  0.024  θ  0°  8°  0°  8°        June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  9          Techcode® DATASHEET USB Power-Distribution Switches TD9521 Design Notes   June  6,  2017                                                        Techcode  Semiconductor  Limited                                                  www.techcodesemi.com  10