采用智能高端开关的浪涌电流钳位新方法

智能功率高边开关是具有保护和诊断功能的装置，系统可以轻松实现高可靠性和智能故障检测。它广泛用于汽车和工业应用，例如，作为后视摄像头的电源开关或信息娱乐系统中的 LCD 屏幕。

这些应用的一个常见设计问题是大浪涌电流，主要来自两种情况下的突然低阻抗：驱动大容性负载或硬短路电路。为了克服这一障碍，应仔细考虑前级功率裕度、后级器件应力以及整个 PCB 走线和连接器尺寸。

如今，大多数高端开关都实现了限流功能。由于在汽车 BCM 系统中驱动高功率灯泡的传统，限制阈值在内部是固定的。对于其他类型的负载，固定值对于夹紧和保护来说太大了。例如，有些客户倾向于使用100mΩ RDSon 器件来驱动音频扬声器放大器模块，其标称电流仅为1A，但带有2 个470uF 输入电容。对于传统的高端开关，固定限流值大于10A，因此浪涌电流猛增至13A。这会给整个系统设计带来很大的负担。

TI 推出了一种解决方案来帮助解决浪涌电流问题。TPS1H100 -Q1是一款完全受保护的高侧电源开关，具有集成的 NMOS 功率 FET 和电荷泵。通过将一个外部电阻器连接到 CL(电流限制)引脚，客户可以轻松设置所需的电流限制。外部电阻器用于将成比例的负载电流转换为电压，并与内部参考电压进行比较。当 CL 引脚上的电压超过参考电压时，电流被钳位。

在简单的设置之后，让我们展示惊人的地方。

场景 1 ---驱动大容性负载。

条件：Vs=13.5V。以 470uF 容性负载启动。

波形基准：CH1 输入逻辑阶跃从低到高，启动信号。CH2 TI部分，输出电流1A限流，500mA/grid。CH3 竞争对手的部分，输出电流，内部电流限制为 12A，5A/grid。

场景 2 ---硬短路。

条件：Vs=13.5V。负载：5uH+100mohm(根据 AECQ100-012 对地短路测试条件)。输入控制逻辑保持高电平，突然发生对 GND 短路。

客户通常更喜欢尽可能低的浪涌电流过冲和尽可能快的响应时间。凭借独特的器件设计，TPS1H100-Q1可以在两种规格中实现更好的性能。

TPS1H100-Q1 是一款具有全方位保护的高侧电源开关，它集成有 NMOS 功率 FET 和电荷泵，专用于对各类阻性、感性和容性负载进行智能控制。精确的电流检测和可编程电流限制 特性 使该器件从市场中脱颖而出。

●特性

■符合汽车类 应用要求

■具有符合 AEC-Q100 标准的下列特性：

▲器件温度等级 1：–40°C 至 125°C 的环境工作温度范围

▲器件 HBM ESD 分类等级 H3A

▲器件 CDM ESD 分类等级 C4B

■提供功能安全

■提供文档以帮助创建功能安全系统设计

■具有全面诊断功能的单通道智能高侧电源开关

▲版本 A：开漏状态输出

▲版本 B：电流感应模拟输出

■宽工作电压范围：3.5V 至 40V

■超低待机电流，低于 0.5µA

■工作结温范围，-40°C 至 150°C

■输入控制，兼容 3.3V 和 5V 逻辑

■高精度电流感应，电流为 1A 时为 ±30mA，

■电流为 5mA 时为 ±4mA

■利用外部电阻器实现可编程电流限制(在 0.5A 时为 ±20%)

■用于对 MCU 模拟或数字接口进行多路复用的诊断使能功能

■测试符合 AECQ100-12 A 级标准，经过 100 万次接地短路测试

■通过 ISO7637-2 和 ISO16750-2 电瞬变抗扰度认证

■保护

▲过载和短路保护

▲电感负载负电压钳位

▲欠压锁定 (UVLO) 保护

▲具备自恢复功能的热关断/热振荡

▲接地失效保护和失电保护

▲对外部电路提供反向电池保护

■诊断

▲开启和关闭状态输出的开路和电池短路检测

▲过载和接地短路检测以及电流限制

▲热关断/热振荡检测

■14 引脚热增强型 PWP 封装

有了这个特性，系统可以获得更高的可靠性，避免大的浪涌电流，同时节省前级电源和周边保护元件的成本。