TPSI3050Q1EVM 评估模块(EVM)可帮助设计人员评估 TPSI3050-Q1 隔离式开关驱动器的运行情况和性能。本用户指南介绍了该 EVM 的连接器、测试点描述、工作模式、原理图、物料清单和电路板布局布线。TPSI3050-Q1 是一款 5kVRMS 增强型隔离式开关驱动器,具有 1.5A 峰值拉电流和 3A 峰值灌电流。该器件能够产生 10V 稳压次级电源。此稳压电源允许选择各种 MOSFET 或 SCR。EVM 包含两个采用 D2PAK 封装的背对背 650V 和 42A NMOS 以便于测试,并提供空间供装配一个采用 TO247-3 封装的 SCR。电路板的输入和输出连接是端子块,可轻松实现有线连接。该 EVM 的额定负载高达 500VDC/350VRMS 和 4A。电路板包含多个用于监测 TPSI3050-Q1 功能的测试点。此外,该 EVM 包含一个 3.3V LDO 为 VDDP 供电,该 LDO 位于电池和 TPSI3050-Q1 输入端之间,具有 3.3V 输出。该 EVM 可使用户测试多个应用,如交流/直流固态继电器(SSR)、电池管理和预充电电路。
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务必遵循 TI 的设置和应用说明,包括在建议的电气额定电压和功率限制范围内使用所有接口元件。务必采取电气安全防护措施,这样有助于确保自身和周围人员的人身安全。如需了解更多信息,请联系 TI 的产品信息中心,网址为 http://ti.com/customer support。
保存所有警告和说明以供将来参考。
务必遵循警告和说明,否则可能引发电击和灼伤危险,进而造成财产损失或人员伤亡。
TI HV EVM 一词是指通常以开放式框架、敞开式印刷电路板装配形式提供的电子器件。该器件严格用于开发实验室环境,仅供了解开发和应用高压电路相关电气安全风险且接受过专门培训、具有专业知识背景的合格专业用户使用。德州仪器(TI)严禁任何其他不合规的使用和/或应用。如果不满足合格要求,应立即停止进一步使用 HV EVM。
作为预防措施,假设整个 EVM 可能具有完全可接触和有效的高电压始终是良好的工程实践。
EVM 通电后,请勿接触 EVM 或其电路,因为其可能存在高压,会造成电击危险。
安全使用限制条件:
不会将 EVM 作为整体或部分生产单元使用。
TPSI3050-Q1 是一款完全集成的隔离式开关驱动器,与外部电源开关结合使用时,可构成完整的隔离式固态继电器解决方案。TPSI3050-Q1 专为汽车和工业应用而设计,如电池管理系统、电动汽车/混合动力汽车车载充电器、SSR 取代机械继电器、直流链路预充电等。TPSI3050-Q1 采用紧凑型 SOIC 封装,可利用集成的独特隔离技术,无缝取代继电器,且无需次级侧电源。TPSI3050-Q1 集成式隔离保护功能极其稳健,与使用传统机械继电器和光耦合器的产品相比,其可靠性更高、功耗更低,且温度范围更宽。
TPSI3050Q1EVM 可使用户在两种工作模式之间轻松切换,从而进行评估。此 EVM 经过设计,可灵活添加共模扼流圈,以最大程度地减小 EMI。图 1-2 显示了隔离式开关的功能方框图。TPSI3050-Q1 能够生成具有 1.5A 峰值拉电流和 3A 峰值灌电流的 10V 浮动次级电压。此外,TPSI3050-Q1 支持两种工作模式:两线模式和三线模式。在两线模式中,EN 引脚在初级侧供电。三线模式适用于以下应用:需要 TPSI3050-Q1 可提供的更高的电源传输水平和最快的开关启用和禁用速度。
器件型号 | 封装(1) | 封装尺寸(标称值) | 功能 |
---|---|---|---|
TPSI3050-Q1 | SOIC 8 引脚(DWZ) | 7.50mm × 5.85mm | 标准启用 |
TPSI3050S-Q1 | SOIC 8 引脚(DWZ) | 7.50mm × 5.85mm | TPSI3050S 具有用于开关控制的一次性启用,且仅在三线模式下可用。此特性对于驱动 SCR 非常有用,通常只需要一个电流脉冲即可触发。 |
表 2-1 显示了测试点、连接器和端子块的功能。表 2-2 显示了引脚功能。
名称 | 说明 |
---|---|
J2 | VDDP 电源选择输入 |
J4 | 电源传输选择 |
TP1,TP2 | VSSP 测试点 |
TP3 | VDDP 信号测试点 |
TP4 | EN 信号测试点 |
TP5 | PXFR 信号测试点 |
TP6 | VDDM 信号测试点 |
TP7 | VDRV 信号测试点 |
TP8 | VSSS 信号测试点 |
TP9 | VGATE 信号测试点 |
TP10 | VDDH 信号测试点 |
TP11 | SW1 信号测试点 |
TP12 | SW2 信号测试点 |
引脚名称 | 说明 |
---|---|
EN | 高电平有效的驱动器使能端 |
PXFR | 可以使用从 PXFR 引脚到 VSSP 的外部电阻在七个功率等级设置中选择一个,以调节电源传输。 |
VDDP | 初级侧的电源 |
VSSP | 初级侧的接地电源 |
VSSS | 次级侧的接地电源 |
VDDM | 生成的中位电压 |
VDDH | 生成的高位电压 |
VDRV | 高电平有效的驱动器输出端 |
在两线模式中,可以使用 EN 和 VSSP 两个引脚控制 TPSI3050-Q1。当 EN 大于或等于 6.5V 时,向器件供电。当 EN 电压为高电平时,向器件的次级侧供电。当 EN 为低电平时,停止向次级侧传输电源,MOSFET 或 SCR 关闭。
要为双线模式配置 EVM,必须进行以下更改:
图 3-2 直观地展示了如何为两线模式配置电路板:
J4 接头 | IEN |
---|---|
PXFR #1 (7.32kΩ) | 1.9 mA |
PXFR #2 (20kΩ) | 6.8mA |
图 3-3 显示了在两线模式中使用最高电源传输 PXFR #2 (20kΩ)从 EN 上升到 VDDM 和 VDDP 上升的加电延迟。加电延迟与电源传输选择以及 VDDH 到 VDDM 之间和 VDDM 到 VSSS 之间的电容器直接相关。从 EN 到 VDDM 的延迟为 1.222ms,从 EN 到 VDDH 的延迟为 1.322ms。图 3-3 显示了在两线模式中使用最高电源传输 PXFR #2 (20kΩ)从 EN 上升到 VDRV 上升的延迟。从 EN 到 VDRV 的延迟为 2.689ms。图 3-5 显示了从 EN 下降到 VDRV 下降的延迟。延迟为 2.441us。
三线模式适用于以下应用:需要 TPSI3050-Q1 可提供的更高的电源传输水平和最快的开关启用和禁用速度。在此模式中,电源从初级侧传输到次级侧,与使能引脚的状态无关。将 EN 引脚设置为高电平或低电平可使 VDRV 驱动外部电源 MOSFET 或 SCR。
要为三线模式配置 EVM,必须进行以下更改:
J4 接头 | 电源转换器占空比(三线模式,标称值) |
---|---|
PXFR #1 (7.32kΩ) | 13.3% |
PXFR #2 (20kΩ) | 93.3% |
图 3-10 显示了在三线模式中使用最高电源传输 PXFR #2 (20kΩ)从 VDDP 上升到 VDDM 和 VDDP 上升的加电延迟。加电延迟与电源传输选择以及 VDDH 到 VDDM 之间和 VDDM 到 VSSS 之间的电容器直接相关。从 VDDP 到 VDDM 的延迟为 330.5us,从 VDDP 到 VDDH 的延迟为 357.6us。图 3-3 显示了在三线模式中使用最高电源传输 PXFR #2 (20kΩ)从 EN 上升到 VDRV 上升的延迟。从 EN 到 VDRV 的延迟为 3.145us。图 3-11 显示了从 EN 下降到 VDRV 下降的延迟。延迟为 2.461us。
此 EVM 可支持不同的负载配置,从而最大程度地为用户提供灵活性。
标识符 | 数量 | 说明 | 器件型号 | 制造商 |
---|---|---|---|---|
C1 | 1 | 电容,陶瓷,0.1uF,50V,+/-10%,X7R,AEC-Q200 1 级,0805 | GCM21BR71H104KA37K | MuRata |
C2 | 1 | 电容,陶瓷,1uF,25V,+/-10%,X7R,AEC-Q200 1 级,0603 | GCM188R71E105KA64D | Murata |
C3 | 1 | 电容,陶瓷,0.22uF,16V,+/-10%,X7R,0402 | GRM155R71C224KA12D | MuRata |
C4、C5 | 2 | 电容,陶瓷,10uF,25V,+/-20%,X5R,0603 | GRT188R61E106ME13D | Murata |
C6、C7 | 2 | 电容,陶瓷,1uF,50V,+/-10%,X7R,0603 | UMK107AB7105KA-T | Taiyo Yuden |
C8、C10 | 2 | 电容,陶瓷,0.01uF,25V,+/- 10%,X7R,0402 | GRM155R71E103KA01D | MuRata |
H1、H2、H3、H4 | 4 | Bumpon,半球形,0.44 X 0.20,透明 | SJ-5303 (CLEAR) | 3M |
J1 | 1 | 端子块,5mm,3x1,锡,TH | 691 101 710 003 | Wurth Elektronik |
J2 | 1 | 接头,100mil,3x1,镀锡,TH | PEC03SAAN | Sullins Connector Solutions |
J3、J5、J6、J7 | 4 | 端子块,5mm,2x1,锡,TH | 691 101 710 002 | Wurth Elektronik |
J4 | 1 | 接头,2.54mm,2x2,金,TH | PBC02DAAN | Sullins Connector Solutions |
L1 | 1 | 铁氧体磁珠,2200Ω(100MHz 时),0.2A,0805 | 742792094 | Wurth Elektronik |
Q1、Q2 | 2 | MOSFET N 沟道 650V 33A (Tc) 171W (Tc) 表面贴装 PG-TO263-3 | IPB65R065C7ATMA2 | Infineon |
R1、R2、R3、R4、R5 | 5 | 电阻,0,5%,0.25W,AEC-Q200 0 级,1206 | CRCW12060000Z0EA | Vishay-Dale |
R6 | 1 | 电阻,7.32k,1%,0.125W,AEC-Q200 0 级,0805 | ERJ-6ENF7321V | Panasonic |
R7、R8 | 2 | 电阻,0,5%,0.25W,AEC-Q200 0 级,1206 | ERJ-8GEY0R00V | Panasonic |
R9 | 1 | 电阻,20.0k,1%,0.125W,AEC-Q200 0 级,0805 | ERJ-6ENF2002V | Panasonic |
R10 | 1 | 电阻,0,5%,0.1W,AEC-Q200 0 级,0603 | ERJ-3GEY0R00V | Panasonic |
R11 | 1 | 电阻,294k,1%,0.1W,AEC-Q200 0 级,0402 | ERJ-2RKF2943X | Panasonic |
R12 | 1 | 电阻,90.9kΩ,1%,0.1W,AEC-Q200 0 级,0402 | ERJ-2RKF9092X | Panasonic |
SH-J1、SH-J2 | 2 | 分流器,100mil,镀金,黑色 | SNT-100-BK-G | Samtec |
TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8、TP9、TP10、TP11、TP12 | 12 | 测试点,微型,SMT | 5019 | Keystone |
U1 | 1 | 具有集成式 10V 栅极电源的汽车类增强型隔离式开关驱动器 | TPSI3050QDWZRQ1 | 德州仪器 (TI) |
U2 | 1 | 3V 至 36V 输入电压、150mA、超低噪声、高 PSRR、低压降 (LDO) 线性稳压器 DRB0008A (VSON-8) | TPS7A4901DRBR | 德州仪器 (TI) |
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