在汽车行业，特别是在 EV/HEV 应用中，限制 I/O 信号短路到电池电压 V_BAT 所产生的影响至关重要。这通常称为电池短路保护。要实现此保护，一种方法是实施图 1-1 所示的外部二极管和电阻器网络，以将输入信号保持在电源电压范围内。或者，如果选择具有注入电流控制电路（如图 2-1 中突出显示）的器件，则无需大量外部元件即可实现这种保护。

图 1-1 外部无源器件实现

注入电流是输入电压 (V_IN) 高于正电源电压 (V_DD + ∆V) 或低于最低电位（GND 或 V_SS）而强制输入引脚的电流。该电流流经输入保护二极管并流入器件 V_IN 高于的任一电源，可能会影响系统的精度和可靠性。此电流在输出端产生 ΔV_OUT。具有注入电流控制功能的器件在数据表中可能包含一个称为“注入电流耦合”的参数，该参数是一种 ΔV_OUT 规格，显示了启用信号路径中输出电压在各种条件下的最大变化。注入的电流可能来自不同的源，具体取决于应用。

• 具有长电缆的恶劣环境和应用（例如工厂自动化和汽车系统）可能会受到开关或瞬态事件的注入电流的影响。
• 如果输入信号来自各种传感器或电流源，则其他自包含系统也可能受到注入电流的影响。

在考虑使用具有注入电流控制功能的器件来应对电池短路情况时，了解该功能的工作原理非常重要。内部注入电流控制电路使您能够在禁用路径上获得信号，而不会影响启用路径。实际上，这些信号甚至可以超过电源电压。如图 2-1 中所示，该电路还可以防止电流注入禁用路径，这是标准 CMOS 开关通常不支持的功能。此外，TI 提供 TMUX1308-Q1 和 TMUX1309-Q1 等开关，这些开关没有通向电源引脚的内部二极管路径，因此消除了损坏电源引脚所连元件或意外为系统电源轨供电的风险。

图 2-1 电流注入控制电路

每个源极或漏极引脚（Sx 或 D）的注入电流控制电路都是独立控制的。当该输入被逻辑引脚禁用并且注入的电流导致特定引脚的电压高于 VDD 或低于最低电位时，该引脚的控制电路将启用。注入电流电路包含一个 FET，用于在发生过压或注入电流事件时将不需要的电流分流至 GND。例如，TMUX1308-Q1/TMUX1309-Q1 中的每个注入电流电路都能够处理高达 50mA 的电流；不过，该器件可在任何给定时间向所有开关输入总共提供最大 100mA 电流。限制注入器件的电流非常简单，只需在信号路径上添加一个串联限制电阻器即可。该电阻器的值可以使用欧姆定律 (IR) 来计算。

借助限制电阻器，可以高效地帮助系统应对电池短路情况。让我们看一个使用 TMUX1308-Q1 的示例，该示例展示了通过实施串联限制电阻器来应对这种情况的几种常见用例。

我们从以下设置开始探索第一种情况，即选择通道 S7 并且通道 S0 发生电池短路情况。

图 2-2 选择通道 S7 且通道 S0 发生电池短路情况

在该用例中，我们看一下 TMUX1308-Q1 的布局，该布局中选择了通道 S7，同时未选择通道 S0 上发生了电池短路情况。以 12V 电池为例，根据 25mA 的 I_S/I_D 规格进行快速计算得出，该通道可能需要值近似为 480Ω 的 R_LIM 才能限制足够的电流，从而使器件仍处于建议工作条件下。实际上，根据系统设计，该值可能会略有不同。在这些实验中，我们还确保了将 V_SBAT 保持在 5.6V 的值，以便为器件的绝对最大额定值提供余量。例如，根据观察，470Ω 的值足以限制电流，同时将 V_SBAT 电压保持在绝对最大额定值范围内。请注意，选择过大的 R_LIM 会大大限制电流，但也会提供更小的 ∆V_OUT。如果选择的 R_LIM 过小，则可能会导致流经的电流过大，从而损坏器件。

表 2-1 展示了根据数据表考虑为 I_S/I_D 分配 25mA 的最大值时，各种 V_BAT 条件下 ∆V_OUT、V_SBAT 和最小 R_LIM 的值。

图 2-3 所有未选通道均存在电池短路情况

我们评估了所有未选通道上同时发生电池短路的情况。表 2-2 展示了考虑为 I_S/I_D 分配 12.5mA 的最大值时的相应值。这是由于采用了 100mA 的 I_INJ 规格并除以 8 来表示所有通道。如果有可能同时在所有通道上看到电池短路，则 12.5mA 是限制因素。实际上，具体值可能会因系统设计而略有不同。在这些实验中，我们还确保了将 V_SBAT 保持在 5.6V 的值，以便为器件的绝对最大额定值提供余量。同样，选择过大的 R_LIM 会大大限制电流，但也会提供更小的 ∆V_OUT。如果选择的 R_LIM 过小，也会损坏器件。

图 2-4 仅单个选定通道上存在电池短路情况

然后，我们评估了使用 5V 电源且合上开关时发生电池短路的情况。因此，输入电压需要限制在 6V。表 2-3 展示了在所有电池短路情况下使用标准 5V V_DD 将所选通道的电压保持在 6V 以下时所需的 R_LIM 值。选择过大的 R_LIM 会降低 ∆V_OUT，同时大大限制电流。如果选择的 R_LIM 过小，也会损坏器件。

请注意，如果使用较低的电源电压，R_Lim 值可以变化，以获得理想的电流。为确保器件正常运行，请始终注意数据表中的电气特性。