智能功率高邊開關(guān)是具有保護(hù)和診斷功能的裝置，系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)高可靠性和智能故障檢測(cè)。它廣泛用于汽車和工業(yè)應(yīng)用，例如，作為后視攝像頭的電源開關(guān)或信息娛樂系統(tǒng)中的 LCD 屏幕。

這些應(yīng)用的一個(gè)常見設(shè)計(jì)問題是大浪涌電流，主要來自兩種情況下的突然低阻抗：驅(qū)動(dòng)大容性負(fù)載或硬短路電路。為了克服這一障礙，應(yīng)仔細(xì)考慮前級(jí)功率裕度、后級(jí)器件應(yīng)力以及整個(gè) PCB 走線和連接器尺寸。

如今，大多數(shù)高端開關(guān)都實(shí)現(xiàn)了限流功能。由于在汽車 BCM 系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)高功率燈泡的傳統(tǒng)，限制閾值在內(nèi)部是固定的。對(duì)于其他類型的負(fù)載，固定值對(duì)于夾緊和保護(hù)來說太大了。例如，有些客戶傾向于使用100mΩ RDSon 器件來驅(qū)動(dòng)音頻揚(yáng)聲器放大器模塊，其標(biāo)稱電流僅為1A，但帶有2 個(gè)470uF 輸入電容。對(duì)于傳統(tǒng)的高端開關(guān)，固定限流值大于10A，因此浪涌電流猛增至13A。這會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)擔(dān)。

TI 推出了一種解決方案來幫助解決浪涌電流問題。TPS1H100 -Q1是一款完全受保護(hù)的高側(cè)電源開關(guān)，具有集成的 NMOS 功率 FET 和電荷泵。通過將一個(gè)外部電阻器連接到 CL(電流限制)引腳，客戶可以輕松設(shè)置所需的電流限制。外部電阻器用于將成比例的負(fù)載電流轉(zhuǎn)換為電壓，并與內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較。當(dāng) CL 引腳上的電壓超過參考電壓時(shí)，電流被鉗位。

在簡(jiǎn)單的設(shè)置之后，讓我們展示驚人的地方。

場(chǎng)景 1 ---驅(qū)動(dòng)大容性負(fù)載。

條件：Vs=13.5V。以 470uF 容性負(fù)載啟動(dòng)。

波形基準(zhǔn)：CH1 輸入邏輯階躍從低到高，啟動(dòng)信號(hào)。CH2 TI部分，輸出電流1A限流，500mA/grid。CH3 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的部分，輸出電流，內(nèi)部電流限制為 12A，5A/grid。

場(chǎng)景 2 ---硬短路。

條件：Vs=13.5V。負(fù)載：5uH+100mohm(根據(jù) AECQ100-012 對(duì)地短路測(cè)試條件)。輸入控制邏輯保持高電平，突然發(fā)生對(duì) GND 短路。

客戶通常更喜歡盡可能低的浪涌電流過沖和盡可能快的響應(yīng)時(shí)間。憑借獨(dú)特的器件設(shè)計(jì)，TPS1H100-Q1可以在兩種規(guī)格中實(shí)現(xiàn)更好的性能。

TPS1H100-Q1 是一款具有全方位保護(hù)的高側(cè)電源開關(guān)，它集成有 NMOS 功率 FET 和電荷泵，專用于對(duì)各類阻性、感性和容性負(fù)載進(jìn)行智能控制。精確的電流檢測(cè)和可編程電流限制 特性 使該器件從市場(chǎng)中脫穎而出。

●特性

■符合汽車類 應(yīng)用要求

■具有符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的下列特性：

▲器件溫度等級(jí) 1：–40°C 至 125°C 的環(huán)境工作溫度范圍

▲器件 HBM ESD 分類等級(jí) H3A

▲器件 CDM ESD 分類等級(jí) C4B

■提供功能安全

■提供文檔以幫助創(chuàng)建功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■具有全面診斷功能的單通道智能高側(cè)電源開關(guān)

▲版本 A：開漏狀態(tài)輸出

▲版本 B：電流感應(yīng)模擬輸出

■寬工作電壓范圍：3.5V 至 40V

■超低待機(jī)電流，低于 0.5μA

■工作結(jié)溫范圍，-40°C 至 150°C

■輸入控制，兼容 3.3V 和 5V 邏輯

■高精度電流感應(yīng)，電流為 1A 時(shí)為 ±30mA，

■電流為 5mA 時(shí)為 ±4mA

■利用外部電阻器實(shí)現(xiàn)可編程電流限制(在 0.5A 時(shí)為 ±20%)

■用于對(duì) MCU 模擬或數(shù)字接口進(jìn)行多路復(fù)用的診斷使能功能

■測(cè)試符合 AECQ100-12 A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過 100 萬次接地短路測(cè)試

■通過 ISO7637-2 和 ISO16750-2 電瞬變抗擾度認(rèn)證

■保護(hù)

▲過載和短路保護(hù)

▲電感負(fù)載負(fù)電壓鉗位

▲欠壓鎖定 (UVLO) 保護(hù)

▲具備自恢復(fù)功能的熱關(guān)斷/熱振蕩

▲接地失效保護(hù)和失電保護(hù)

▲對(duì)外部電路提供反向電池保護(hù)

■診斷

▲開啟和關(guān)閉狀態(tài)輸出的開路和電池短路檢測(cè)

▲過載和接地短路檢測(cè)以及電流限制

▲熱關(guān)斷/熱振蕩檢測(cè)

■14 引腳熱增強(qiáng)型 PWP 封裝

有了這個(gè)特性，系統(tǒng)可以獲得更高的可靠性，避免大的浪涌電流，同時(shí)節(jié)省前級(jí)電源和周邊保護(hù)元件的成本。