优化的结构

TI QFN 高侧开关最显著的进步体现在其外形尺寸上。如 图 1 所示，在相同导通电阻和通道数量下，器件的整体尺寸比市场上其他解决方案小 70% 以上。这得益于两项新技术的融合。首先，TI 的硅工艺实现了微缩，允许使用更小的 FET，同时仍能满足给定导通电阻下的标称电流要求。

图 1 展示了 TI 新型 QFN 封装与其高侧开关 SOP 封装的对比（左），以及 TI QFN 封装与市场上常见的 SOP 封装的对比（右）。

其次，更重要的是，器件的构造与组装方式得到了极大优化。如 图 2 中的高侧开关的横截面所示，TI 已改用 QFN 封装，其中芯片直接放置在引线框架的铜柱上。这带来了三重优势：

1. 散热性能优于通过键合线电气连接到引线框架的同类器件，因为直接放置在铜柱上提供了更好的散热路径。
2. 电气特性更强，因为铜柱的寄生阻抗低于键合线。
3. 可靠性提升，因为取消键合线减少了故障点数量。

先进的集成热管理机制

各种市场和应用中的功率开关器件普遍具备某种形式的限流功能。TI 的高侧开关要么采用电流限制箝位，即一旦达到阈值，器件就会将电流保持在编程的限值（如图 3a 所示）；要么采用立即关断响应，即一旦达到编程的电流限制阈值，开关就会禁用。这两种限流方案针对不同应用各有优势。然而，在采用 QFN 封装的高侧开关中，采用了更为先进的限流方案。

QFN 高侧开关采用动态且自我调节的电流钳位方案（称为热调节），如下方右图所示。利用器件内部的温度监测器，在驱动负载时，FET 的栅极会主动进行控制以应对热波动。该方案的主要优势体现在驱动容性负载时。以往几代高侧开关中，仅将电流钳制在单一电平，可能需要数次尝试才能将负载的输入电容完全充满。采用这种新方案，容性负载可以被完全充满，而不会导致开关禁用。这样做的好处是器件具有更强的热感知能力，能够为更大的容性负载充电，并承受更长的充电周期。

该系列 QFN 高侧开关新引入的第二项保护功能是一种称为电流限制折返的电压监测机制。随着内部 FET 两端电压升高，器件会自动折返（即降低电流限制），以防止器件损坏。根据可调节电流限制 (I_CL) 相对于器件断路器阈值 (I_CB) 的设置，电流限制将随电压升高而折返，具体如下述场景及 图 4 所示：

• 场景 A（蓝线）：电流限制设置为高于断路器阈值 (I_CB) 的一半。随着电压升高，该限值将先降至 I_CB/2，继而降至 I_CB/3。
• 场景 B（红线）：电流限制设置在 I_CB/2 和 I_CB/3 之间。一旦达到第二个电压阈值，此限值就会降低。
• 场景 C（绿线）：电流限制设置在 I_CB/3 以下。该电流限制将不会折返。

热调节与电流限制折返相结合，通过电压和电流控制，最大限度地提升了器件内部 FET 的安全工作区利用率。

经证实的抗外部应力稳健性

业界普遍认为，带引脚封装通常更能抵抗热和机械力等环境应力，尤其是弯曲、扭转和振动。这是因为引脚的柔韧性天然赋予其更高的焊点可靠性。这种稳健性是必需的，因为汽车系统经常遭受温度波动、振动和高加速冲击。QFN 封装器件若要用在汽车应用中，必须证明其能稳健地承受此类应力。作为 TI QFN 高侧开关认证的一部分，器件需要经历一系列模拟常见环境应力的测试。要通过测试，受测器件在每种测试条件下均不得出现焊点故障或功能失效。要了解每项测试的更多详情，请访问 TI 的质量、可靠性和封装数据下载页面，以获取每个器件的表格化测试信息。认证摘要包括测试类型、规格和条件等信息。

制造难度

随着技术尺寸缩小，制造它们所需的工具精度也须相应提高。在有利条件下，一种尺寸更小的新推出的技术也能弥合精度差距，从而加速其采用，进而推动该技术的大范围普及。TI 的浸锡（简称 Imm Sn）可润湿侧翼技术正是这样一种桥接技术。

下图展示了采用 TI 浸锡可润湿侧翼的 QFN 封装横截面（左），以及搭载高侧开关的 11 引脚 QFN 封装（右）。

如 图 5 所示，这些封装具有外露的侧翼（引线框架的一部分），在封装侧面提供了供焊料爬升的表面积。锡镀层本身呈白色，因此在检测时可清楚看到焊料覆盖情况。这种润湿处理不会改变封装的电气特性或可靠性表现，并且符合业界 100µm 侧面润湿的要求，如 图 6 所示。

TI 浸锡可润湿侧翼技术的优势显而易见。首先，它便于制造，因为浸锡侧翼可作为自动光学检测的对比背景。其次，相比其他需要切边或使用更高成本镀层（如镍钯金 (NiPdAu)）的侧翼技术，该方案更优。