ZHCU523C July   2018  – March 2021 TPS274160

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1 LM5165
      2. 2.2.2 TLC59282
      3. 2.2.3 TPS4H160-Q1
      4. 2.2.4 INA253
      5. 2.2.5 TIOL111
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 IO-Link PHY
      2. 2.3.2 电流吸收器
      3. 2.3.3 L+ 电源
      4. 2.3.4 电源
      5. 2.3.5 引脚排列
    4. 2.4 软件帧处理程序
      1. 2.4.1 PRU-ICSS IO-Link 帧处理程序
        1. 2.4.1.1 性能优势和优点
        2. 2.4.1.2 操作原理
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
      2. 3.1.2 软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 IO-Link 唤醒脉冲
        2. 3.2.2.2 L+ 导通行为
        3. 3.2.2.3 CQ 端口电流吸收器
        4. 3.2.2.4 残余电压
        5. 3.2.2.5 IO-Link 物理层测试汇总
        6. 3.2.2.6 各端口电流检测
        7. 3.2.2.7 TPS4H160 热特性
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5软件文件
  12. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  13. 7作者简介
  14. 8修订历史记录

TPS4H160-Q1

TPS4H160-Q1 器件是一款具有内部电荷泵和四通道集成式 NMOS 功率 FET 的智能高侧开关。该器件具有丰富的诊断功能以及高精度电流检测特性,能够对负载实施智能控制。可调节电流限制功能能够极大地提高整个系统的可靠性。该器件的两个版本具有不同诊断报告方式,即开漏数字输出(版本 A)和电流检测模拟输出(版本 B)。

对于版本 A,该器件以开漏结构实现数字故障报告。当故障发生情况时,该器件将 STx 下拉至 GND。需要使用一个 3.3V 或 5V 的外部上拉电阻来匹配微控制器的电源电平。每个通道的数字状态可以单独报告,也可以通过将 STx 引脚连接在一起进行全局报告。

对于版本 B,高精度电流检测可使诊断更加准确,无需进一步校准。一个集成的电流镜可以提供 1/K(CS) 的负载电流。镜像电流流入 CS 引脚电阻器,成为电压信号。K(CS) 在整个温度和电源电压范围内是一个恒定值。0V 至 4V 的宽线性区域可实现更好的实时负载电流监测。CS 引脚还可以报告 VCS(H) 上拉电压的故障。

外部高精度电流限制功能允许根据应用设置电流限制值。当发生过流时,该器件通过有效钳制浪涌电流来提高系统可靠性。此外,该器件还可以通过减少 PCB 布线、连接器尺寸和前一个功率级的容量来节省系统成本。此外,该器件还实现了具有固定值的内部电流限制。

对于电感负载(继电器、螺线管、阀),该器件在漏极和源极之间实现了有源钳位,以保护自身。在电感关断周期期间,电源和负载的能量都耗散在高侧电源开关上。该器件还会在钳位处于工作状态时优化开关压摆率,通过尽可能降低瞬态功率和 EMI 的影响,来帮助进行系统设计。

TPS4H160-Q1 器件是一款智能高侧开关,适用于各种电阻负载、电感负载和容性负载,包括低瓦数灯泡、LED、继电器、螺线管、加热器和子模块。

如果输出驱动器级需要更小的解决方案,现在有一款新的、更小尺寸的 TPS4H160-Q1 QFN 器件版本可用。TPS274160 提供与 TPS4H160-Q1 相同的性能,优势在于采用更小的 QFN 封装。与 TPS4H160-Q1 相比,TPS274160 可将解决方案尺寸缩小 67%。

TIDA-010016 TPS4H160 方框图 图 2-4 TPS4H160 方框图

此处关注的关键特性包括:

  • 具有丰富诊断功能的四通道 160mΩ 智能高侧开关
    • 版本 A:开漏数字输出
    • 版本 B:电流检测模拟输出
  • 宽工作电压范围:3.4V 至 40V
  • 高精度电流检测:在大于 25mA 负载下 ±15%
  • 可通过外部电阻器调节电流限制,在大于 500mA 负载下 ±15%
  • 保护
    • 通过限制电流实现 GND 短路保护(内部或外部)
    • 具有锁闭选项的热关断以及热调节
    • 转换率经过优化的电阻负载负电压钳位
    • 接地失效保护和电池损耗保护
  • 诊断
    • 过流和接地短路检测
    • 开路负载和电池短路检测
    • 用于实现快速中断的全局故障报告