圣邦微電子推出SGM42210Q，一款為12V汽車應(yīng)用設(shè)計、集成了模擬電流檢測功能的單通道高邊驅(qū)動器。該器件滿足汽車應(yīng)用的高可靠性和高啟動能力的要求，可應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng)中的電阻性、電容性和電感性負(fù)載。

注：同系列產(chǎn)品SGM42210NQ即將推出，敬請關(guān)注。

產(chǎn)品概述

SGM42210Q是一款通過AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證的高端驅(qū)動器，支持-40℃至+125℃寬溫度工作范圍，專為嚴(yán)苛的汽車應(yīng)用而設(shè)計。

SGM42210Q核心電氣特性：

工作電壓范圍：5V至28V；

典型導(dǎo)通電阻（RDSON）：僅6mΩ（VCC= 13V, IOUT= 5A）；

關(guān)斷態(tài)靜態(tài)電流（ISTBY)：低至0.3μA（典型值）；

典型負(fù)載電流（+25℃典型值)：15A；

輸出鉗位電壓（VCLAMP）：48.5V（典型值）。

器件集成電流檢測功能，可通過電流檢測輸出引腳（Current Sense Pin）實時監(jiān)測負(fù)載電流狀態(tài)。當(dāng)檢測到過流、過溫、對電源短路或?qū)Φ囟搪返犬惓Ｇ闆r時，該引腳會立即輸出相應(yīng)的故障信號，為系統(tǒng)提供關(guān)鍵的狀態(tài)反饋。

針對汽車電子中復(fù)雜的負(fù)載類型和潛在的故障工況，SGM42210Q集成了全面的保護(hù)機(jī)制，包括：

可配置的快速短路保護(hù)（限流值可調(diào)）；

功率管與控制電路雙重過溫關(guān)斷保護(hù)；

關(guān)斷態(tài)開路負(fù)載檢測；

感性負(fù)載負(fù)電壓鉗位；

欠壓鎖定（UVLO）；

接地丟失與電池斷電保護(hù)；

引線鍵合AOI檢測。

其3V/5V兼容的邏輯輸入電平，使其能靈活適配各類微控制（MCU），是滿足現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)高集成度、高可靠性需求的理想解決方案。

SGM42210Q提供符合環(huán)保理念的SSOP-16（裸露焊盤)和SSOP-14（裸露焊盤）綠色封裝。

圖1 SGM42210Q封裝引腳圖

圖2 SGM42210NQ封裝引腳圖

產(chǎn)品能力詳解與實測表現(xiàn)

1、阻性負(fù)載驅(qū)動：大電流輸出及溫升控制

在高邊驅(qū)動應(yīng)用中，負(fù)載電流能力及溫升表現(xiàn)是衡量器件性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接考驗高邊器件的自身導(dǎo)通阻抗和封裝散熱能力。

汽車中常見的阻性負(fù)載（如座椅加熱、后視鏡加熱電阻絲），不同功率下對于負(fù)載電流能力輸出有不同的指標(biāo)要求。SGM42210Q憑借其6mΩ的低導(dǎo)通阻抗，在阻性負(fù)載測試中表現(xiàn)優(yōu)異：實測常溫+25℃下，可持續(xù)輸出16A負(fù)載電流；高溫+125℃下，仍能穩(wěn)定提供10A持續(xù)電流輸出。

圖3 SGM42210Q阻性負(fù)載溫升測試（TA= +25℃，VCC= 13V，IOUT= 16A）

芯片表面溫度穩(wěn)定在110℃左右，展現(xiàn)了良好的散熱性能

2、容性負(fù)載驅(qū)動：應(yīng)對大功率鹵素?zé)艏按箅娙輪永擞侩娏魈魬?zhàn)

在汽車系統(tǒng)中，冷啟動大功率鹵素?zé)艋虬遢d端后級大容量電解電容啟動時，高邊驅(qū)動器件通常要應(yīng)對高浪涌電流的沖擊。SGM42210Q具有可配置的電流限制功能，可通過CL引腳設(shè)置最高88A的限流閾值，能夠有效應(yīng)對啟動瞬間的電流沖擊，同時滿足快速啟動的需求。圖4實測表明，器件可快速平滑驅(qū)動并聯(lián)的兩顆12V/100W鹵素?zé)艋?0mF大容量電解電容，啟動時間小于30ms，適用于車載大功率鹵素?zé)糌?fù)載以及大容量容性負(fù)載快速啟動應(yīng)用。

圖4 SGM42210Q驅(qū)動容性負(fù)載啟動波形（ILIMH= 88A）

左：驅(qū)動兩顆12V 100/90W鹵素?zé)?；右：?qū)動20mF大電容快速啟動

3、感性負(fù)載驅(qū)動：過壓鉗位保護(hù)及退磁能量處理

螺線管、電磁閥、繼電器、電機(jī)等感性負(fù)載是汽車系統(tǒng)中常見的負(fù)載類型，而感性負(fù)載關(guān)斷電壓無法突變的特性決定了關(guān)斷時需要路徑進(jìn)行續(xù)流來泄放退磁耗散能量（EAS）。高邊器件的輸出端會瞬間泵出幾百伏或者更大的負(fù)電壓，如果沒有任何電壓限制，會對內(nèi)部功率管的漏-源極帶來過壓擊穿風(fēng)險。SGM42210Q集成了針對感性負(fù)載關(guān)斷的過壓鉗位電路，且具備耗散退磁能量的能力，應(yīng)用于常見的小能量繼電器負(fù)載驅(qū)動，可以提供關(guān)斷負(fù)壓鉗位和退磁能量耗散，也為系統(tǒng)設(shè)計時節(jié)省了外部的鉗位保護(hù)電路和PCB布局空間。

圖5 SGM42210Q感性負(fù)載關(guān)斷測試

左：14V驅(qū)動300mH+6.3Ω負(fù)載關(guān)斷波形；右：32V下單脈沖退磁能量表現(xiàn)

4、高可靠的短路保護(hù)響應(yīng)：短路過流及過載保護(hù)

高邊器件在汽車應(yīng)用中常面臨控制器端口或負(fù)載端短路等故障，這要求器件具備快速過流保護(hù)和動態(tài)過溫保護(hù)能力。SGM42210Q提供了快速、可靠的保護(hù)響應(yīng)：

動態(tài)熱保護(hù)：在應(yīng)用于容性負(fù)載啟動產(chǎn)生的浪涌電流時，器件先以高限流來為負(fù)載充電；若系統(tǒng)持續(xù)處于短路狀態(tài)并多次重啟，將觸發(fā)芯片過熱保護(hù)--降低限流值，抑制芯片的瞬態(tài)溫升，提升器件的可靠性、延長器件使用壽命。

可配置限流：器件通過改變CL引腳對地的電阻值，可將限流值配置為66A、78A和88A三檔。實際應(yīng)用中根據(jù)系統(tǒng)需求適當(dāng)?shù)倪x擇降低最高限流值ILIMH，可以有效避免過大的短路電流引起的電池電壓跌落，也可以保護(hù)線束及電流路徑上的其他器件。

全面驗證：依據(jù)AEC-Q100-012短路測試標(biāo)準(zhǔn)，SGM42210Q通過了包括低壓短路、持續(xù)短路、熱插拔短路和PWM開關(guān)短路在內(nèi)的多種嚴(yán)酷工況驗證。

圖6 SGM42210Q短路保護(hù)測試（VCC= 13V, ILIMH= 88A）
器件在短路發(fā)生后迅速進(jìn)入限流保護(hù)狀態(tài)，限制電流在設(shè)定值，并隨著溫度升高進(jìn)入動態(tài)熱保護(hù)

表1 高邊器件負(fù)載端短路和控制器端口短路測試等效

圖7 SGM42210Q短路保護(hù)測試（VCC= 13V, ILIMH= 88A）

5、可靠性及電磁兼容性（EMC）：充分驗證

SGM42210Q已通過了一系列嚴(yán)格的車規(guī)級測試，包括但不限于：

AEC-Q100 Grade 1全套可靠性認(rèn)證測試；

AEC-Q100-012標(biāo)準(zhǔn)的短路測試要求：短路壽命超過100萬次，達(dá)到Grade A等級；

ISO 7637-2/ISO 16750-2電源瞬態(tài)抗擾度測試要求；

IEC 61967、IEC 62132和IEC 62215系列標(biāo)準(zhǔn)的電磁輻射/傳導(dǎo)發(fā)射和電磁瞬態(tài)抗擾度試驗要求；

GB/T 19951-2019標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)級ESD試驗要求。

典型應(yīng)用與功能框圖

SGM42210Q單通道架構(gòu)可提供15A（TA= +25℃下）的持續(xù)負(fù)載驅(qū)動能力。兼容3V/5V邏輯電平輸入的特性使其能靈活適配各類汽車電子控制系統(tǒng)，是滿足嚴(yán)苛汽車應(yīng)用要求的理想解決方案。

圖8 SGM42210Q典型應(yīng)用電路（SSOP-16（裸露焊盤）封裝）

圖9 SGM42210Q功能框圖

圣邦微電子汽車級驅(qū)動產(chǎn)品系列

圣邦微電子提供完整的高邊與低邊驅(qū)動器產(chǎn)品組合，以滿足汽車電子系統(tǒng)多樣化的負(fù)載驅(qū)動需求。

表2 圣邦微電子已推出高低邊驅(qū)動產(chǎn)品一覽

關(guān)于圣邦微電子

圣邦微電子（北京）股份有限公司（股票代碼300661）作為高性能、高品質(zhì)綜合性模擬和混合信號集成電路供應(yīng)商，產(chǎn)品覆蓋信號鏈和電源管理兩大領(lǐng)域，目前擁有36大類6600余款可銷售型號，為工業(yè)與能源、汽車、網(wǎng)絡(luò)與計算和消費(fèi)電子等領(lǐng)域提供各類模擬及混合信號調(diào)理和電源管理創(chuàng)新解決方案。