TPS1214-Q1 具有低功耗模式、负载唤醒、I2t 和诊断功能的低 IQ 汽车级高侧开关控制器
本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。
1 特性
- 符合 AEC-Q100 汽车级 1 级温度标准
- 3.5V 至 73V 输入范围（绝对最大值为 74V）
- 反向输入保护低至 –65V
- 具有反向 FET 导通 (–45V) 功能的 TPS12141-Q1
- 集成 12V 电荷泵
- 低功耗模式下（LPM = 低电平）低 IQ = 20µA
- 1µA 低关断电流（EN/UVLO = 低电平）
- 双栅极驱动器：GATE：0.5A 拉电流和 2A 灌电流
G：100μA 拉电流和 0.39A 灌电流 - 精确 I2t 过流保护 (IOC) 和可调节电路断路器计时器 (I2t)
- 精确快速 (5µs) 的短路保护
- 使用可调节负载唤醒阈值或带唤醒指示的 LPM 触发器从低功耗模式快速转换 (5µs) 到运行模式
- 精确的模拟电流监测输出 (IMON)：30mV VSNS 下为 ±2%
- 基于 NTC 的过热检测 (TMP) 和监测输出 (ITMPO)
- 短路故障、I2t、电荷泵 UVLO 期间的故障指示 (FLT)
- I2t 禁用时 TPS12142-Q1（RPP 关断）、TPS12143-Q1（RPP 导通）
- 精确且可调节的欠压锁定 (UVLO)
- 短路比较器诊断 (SCP_TEST)
3 说明
TPS1214-Q1 是具有保护和诊断功能的低 IQ 智能高侧驱动器系列。该器件具有 3.5V 至 73V 的宽工作电压范围，以及 74V 绝对最大额定值，适用于 12V、24V 和 48V 汽车系统设计。
它有两个集成栅极驱动器，分别具有 0.5A 拉电流和 2A 灌电流 (GATE) 以及 100μA 拉电流和 0.39A 灌电流 (G)。当 LPM 为低电平时，低功耗路径保持导通，而主 FET 以 20µA（典型值）的 IQ 被关断。使用放置在 CS2+ 和 CS2– 之间的 RBYPASS 电阻器可调整自动负载唤醒阈值。在 EN/UVLO 处于低电平时，IQ 降至 1μA（典型值）。
该器件具有精确的电流检测 (±2%) 输出 (IMON)，支持基于 I2t 的可调节过流和短路保护，后者采用外部 RSNS 电阻器和 FLT 指示功能。可以配置自动重试和锁存故障行为。该器件还具有基于 NTC 的温度检测 (TMP) 和用于外部 FET 过热检测的监控输出 (ITMPO) 输出。
TPS1214-Q1 采用 23 引脚 VQFN 封装。
驱动 PAAT 负载的 TPS12141-Q1 应用电路
驱动 PAAT 负载、B2B FET 的 TPS12140-Q1 应用电路4 器件比较
| 特性 | TPS12140-Q1 | TPS12141-Q1 | TPS12142-Q1 | TPS12143-Q1 |
|---|---|---|---|---|
| 反向电池保护 | GATE 关闭 | GATE 导通 | GATE 关闭 | GATE 导通 |
| I2t 保护 | 是 | 是 | 否 | 否 |
5 引脚配置和功能
| 引脚 | 类型(1) | 说明 | ||
|---|---|---|---|---|
| 名称 |
TPS12140-Q1 TPS12141-Q1 |
TPS12142-Q1 TPS12143-Q1 | ||
|
EN/UVLO |
1 |
1 |
I |
EN/UVLO 输入。 此引脚上的电压高于 V(UVLOR) (1.21V) 即可实现正常运行。如果 EN/UVLO 低于 V(UVLOF)，则栅极驱动器会被关断。 强制此引脚低于 V(ENF) (0.3V) 会关断器件，从而将静态电流降低至约 1µA（典型值）。（可选）通过电阻分压器连接到输入电源以设置欠压锁定。 当 EN/UVLO 保持悬空时，100nA 的内部下拉会将 EN/UVLO 拉至低电平并使器件保持关断状态。 |
|
LPM |
2 |
2 |
I |
模式控制输入。 当被驱动为高电平时，器件将进入运行模式。当被驱动为低电平时，器件将进入低功耗模式。 如果不需要低功耗模式，可将 LPM 引脚连接到 EN/UVLO 引脚。 当 LPM 保持悬空时，100nA 的内部下拉会将 LPM 拉至低电平。 |
|
INP |
3 |
3 |
I |
用于外部 FET 控制的输入信号。 兼容 CMOS 的 GND 输入基准可设置 GATE 引脚的状态。 INP 具有下拉至 GND 的 100nA 内部弱下拉，可在 INP 保持悬空时使 GATE 保持拉至 SRC。 |
|
SCP_TEST |
4 |
4 |
I |
内部短路比较器 (SCP) 诊断输入。 当从低电平被驱动至高电平时，会检查内部 SCP 比较器的运行情况。如果 SCP 比较器正常运行，则 FLT 变为低电平，GATE 被拉至 SRC，而 INP 最初被拉至高电平。 如果不需要此功能，请将 SCP_TEST 引脚连接到 GND。 |
|
WAKE |
5 |
5 |
O |
开漏唤醒输出。 当器件进入运行模式时（当 LPM 被驱动为高电平或当发生负载唤醒事件时），器件会将此引脚置为低电平有效。 |
|
FLT |
6 |
6 |
O |
开漏故障输出。 FLT 会在电荷泵 UVLO、主 FET SCP、I2t 计时器触发、SCP_TEST 期间变为低电平。 在 I2t 引脚上的电压达到故障阈值 2V 后，该引脚置为低电平有效。该引脚会指示主 FET 因过载状况而即将关断。该引脚在短路期间置为低电平有效，同时 GATE 关断。 直到过流状况和自动重试时间到期，FLT 引脚才不会进入高阻抗状态。 |
|
TMR |
7 |
7 |
I |
过流故障后的自动重试或锁存计时器输入。 TMR 引脚与 GND 之间的电容器可设置重试期间的时间。将它保持开路可设置最快速度。 连接 CTMR 上的电阻器（从 TMR 引脚到 GND）可实现闭锁功能。 |
|
GND |
8 |
8 |
G | 将 GND 连接到系统地。 |
|
IMON |
9 |
9 |
O |
模拟电流监视器输出。 该引脚通过外部电流检测电阻 RSNS 提供按比例降低的电流。该引脚与 GND 之间的电阻可将电流成比例转换为电压。 如果不使用，请保持悬空，或者可以接地。 |
|
ITMPO |
10 |
10 |
O |
模拟温度输出。 模拟电压反馈可提供与热敏电阻温度成比例的电压。 如果不使用，请保持悬空。 |
|
IOC |
11 |
— |
I |
过流检测设置。 IOC 与 GND 之间的电阻器可以设置过流比较器阈值。也可以使用 MCU 从外部驱动 IOC 引脚。 |
|
N.C. |
— |
11 |
— |
无连接。 |
|
I2t |
12 |
— |
O |
I2t 计时器输入。 I2t 引脚与 GND 之间的电容器可设置过流时间 (tOC)。 |
|
N.C. |
— |
12 |
— |
无连接。 |
|
G |
13 |
13 |
O |
外部旁路 FET 的栅极。 100µA 峰值拉电流和 0.39A 灌电流容量。 连接到外部旁路 FET 的栅极。 |
|
BST |
14 |
14 |
O |
高侧自举电源。 应该在此引脚和 SRC 之间连接一个最小值为 0.1µF 的外部电容器。此引脚上的电压摆幅为 12V 至 (VIN + 12V)。 |
|
SRC |
15 |
15 |
O | 外部 FET 的源极连接。 |
|
GATE |
16 |
16 |
O |
高电流栅极驱动器上拉和下拉。 0.5A 峰值拉电流和 2A 灌电流容量。 该引脚会将 GATE 上拉至 BST 并下拉至 SRC。为了实现最快导通和关断，请将该引脚直接连接到主路径中外部高侧 MOSFET 的栅极。 |
|
TMP |
18 |
18 |
I |
温度输入。 与外部 NTC 热敏电阻的模拟连接。 如果不使用此功能，请将 TMP 引脚直接连接到 VS。 |
|
CS1– |
19 |
19 |
I | 主路径电流检测负输入。 |
|
CS1+ |
20 |
20 |
I |
主路径电流检测正输入。 将 CS1+ 上的电阻连接到外部电流检测电阻。 如果不使用主 FET 电流检测功能，请将 CS1+ 和 CS1– 连接到 VBATT。 |
|
ISCP |
21 |
21 |
I |
短路检测阈值设置。 如果不需要短路保护功能，请将 ISCP 连接到 CS1–。 |
|
VS |
22 |
22 |
P | 控制器的电源引脚。 |
|
CS2– |
23 |
23 |
I |
旁路路径电流检测负输入。 |
|
CS2+ |
24 |
24 |
I |
旁路路径电流检测正输入。 如果不使用旁路路径，请将 CS2+ 和 CS2– 一起连接到 VBATT。 |
|
GND |
散热焊盘 |
— |
— |
将外露散热焊盘连接到 GND 平面。 |
