深入剖析 IPS1025H 和 IPS1025H - 32 高邊開關(guān) IC

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，高邊開關(guān) IC 有著廣泛的應(yīng)用。今天就帶大家詳細(xì)了解一下意法半導(dǎo)體（ST）推出的 IPS1025H 和 IPS1025H - 32 這兩款高邊開關(guān) IC，看看它們在性能、特性和應(yīng)用上都有哪些亮點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

IPS1025H/HQ 和 IPS1025H - 32/HQ - 32 是單通道高邊開關(guān) IC，能夠驅(qū)動(dòng)電容性、電阻性或電感性負(fù)載，且負(fù)載的一側(cè)接地。其最大的優(yōu)勢在于極低的 RDS-ON（在 TJ = 125°C 時(shí)最高為 25 mΩ），這使得 IC 適用于穩(wěn)態(tài)工作電流高達(dá) 2.4 A（IPS1025H/HQ）或 5.6 A（IPS1025H - 32/HQ - 32）的應(yīng)用場景。

二、關(guān)鍵特性

1. 寬工作電壓范圍：工作電源電壓范圍為 8 V 至 60 V，能適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，這在工業(yè)應(yīng)用中非常實(shí)用。
2. 智能負(fù)載驅(qū)動(dòng)：不僅可以實(shí)現(xiàn)電容性負(fù)載的智能驅(qū)動(dòng)，還能對電感性負(fù)載進(jìn)行快速去磁，這對于一些復(fù)雜的負(fù)載驅(qū)動(dòng)需求提供了很好的解決方案。
3. 多重保護(hù)機(jī)制
   • 欠壓鎖定（UVLO）：當(dāng) VCC 引腳電壓低于關(guān)斷閾值（VUVOFF）時(shí)，IC 會(huì)關(guān)閉；當(dāng) VCC 超過開啟閾值（VUVON）時(shí)，恢復(fù)正常工作。
   • 過壓保護(hù)：有 VCC 過壓保護(hù)功能，當(dāng)電源電壓異常升高時(shí)，可保護(hù)芯片免受損壞。
   • 過載和過溫保護(hù)：通過結(jié)溫傳感器和外殼溫度傳感器，對輸出通道進(jìn)行過溫保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)過載時(shí)，嵌入式過載保護(hù)電路會(huì)監(jiān)測輸出電流，觸發(fā)閾值后調(diào)制輸出開關(guān)的阻抗，將輸出電流限制在安全范圍內(nèi)。這里就有個(gè)問題值得思考，不同的負(fù)載類型下，這些保護(hù)機(jī)制的響應(yīng)時(shí)間是否會(huì)有差異呢？
   • 接地?cái)嚅_保護(hù)：當(dāng)檢測到接地?cái)嚅_時(shí)，輸出通道會(huì)關(guān)閉，確保系統(tǒng)的安全性。
   • 診斷功能：基于 FLT1 和 FLT2 引腳（均為電流源），可通過過載或過溫事件激活，方便工程師對系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷。

三、電氣參數(shù)

1. 電源相關(guān)參數(shù)：在不同的 VCC 電壓下，有明確的欠壓開啟閾值（VUVON）、欠壓關(guān)閉閾值（VUVOFF）和欠壓遲滯（VUVH）。同時(shí)，給出了關(guān)斷狀態(tài)（ISOFF）和導(dǎo)通狀態(tài)（ISON）下的電源電流，這些參數(shù)對于電源功耗的計(jì)算和評估非常重要。
2. 輸出級參數(shù)：輸出級的導(dǎo)通電阻（RDSON）在不同溫度下有不同的值，在 TJ = 25°C 時(shí)典型值為 12 mΩ，TJ = 125°C 時(shí)最大為 25 mΩ。還規(guī)定了關(guān)斷狀態(tài)下的輸出電壓（VOUT(OFF)）和輸出電流（IOUT(OFF)），這些參數(shù)直接影響到負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力。
3. 開關(guān)參數(shù)：包括上升時(shí)間（tr）、下降時(shí)間（tf）、傳播延遲時(shí)間（tPD(L - H)、tPD(H - L)）和上電時(shí)的傳播延遲時(shí)間（td(Vccon)）等，這些參數(shù)對于系統(tǒng)的時(shí)序設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

四、保護(hù)與診斷機(jī)制詳解

1. 欠壓鎖定：當(dāng) VCC 電壓低于 VUVOFF 時(shí)，IC 自動(dòng)關(guān)閉，防止在低電壓下工作可能帶來的不穩(wěn)定。只有當(dāng) VCC 超過 VUVON 時(shí)，才會(huì)重新開啟，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2. 過溫保護(hù)：芯片通過監(jiān)測結(jié)溫和外殼溫度來實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)。當(dāng)結(jié)溫超過 TJSD 時(shí)，輸出通道關(guān)閉；當(dāng)溫度下降到 TJR 以下時(shí)，重新開啟。如果外殼溫度超過 TCSD，也會(huì)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，關(guān)閉輸出通道，直到溫度下降到 TCR 和 TJR 以下。這里就需要我們在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)，充分考慮芯片的熱特性，大家覺得如何優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)才能更好地利用這些保護(hù)機(jī)制呢？
3. 過載保護(hù)
   • 雙閾值保護(hù)：當(dāng) IPD 引腳通過電容（CPD）連接到地時(shí)，IC 采用雙閾值保護(hù)。在 IN 信號從低到高轉(zhuǎn)換后的有限時(shí)間 DPK 內(nèi)，激活閾值為 IPKH；超過 DPK 后，激活閾值變?yōu)?IPKL。不同的激活閾值對應(yīng)不同的電流限制水平，分別為 ILIMH 和 ILIML。
   • 單（低）閾值保護(hù)：將 IPD 引腳通過 220 KΩ 電阻連接到 IN 引腳，可設(shè)置激活閾值為 IPKL，限制水平為 ILIML。
   • 單（高）閾值保護(hù)：將 IPD 引腳通過 10 KΩ 電阻連接到地，激活閾值為 IPKH，限制水平為 ILIMH。
4. VCC 斷開保護(hù)：當(dāng)檢測到 VCC 斷開時(shí)，若 VCC 引腳電壓仍高于 UVLO 閾值，輸出通道可正常驅(qū)動(dòng)。對于電感負(fù)載，集成的去磁電路可使電感中存儲(chǔ)的能量通過功率開關(guān)釋放。
5. GND 斷開保護(hù)：當(dāng)發(fā)生 GND 斷開時(shí)，無論輸入狀態(tài)如何，輸出通道都會(huì)關(guān)閉。此時(shí)，IC 會(huì)繼續(xù)工作，直到 VCC 和 GND 引腳之間的電壓≥VUVOFF。對于電感負(fù)載，會(huì)有電流通過功率開關(guān)，就像輸入被停用一樣。

五、封裝與訂購信息

1. 封裝形式：提供 PowerSSO - 24 和 VFQFPN - 48L 8x6x0.9 mm 兩種封裝，不同的封裝適用于不同的應(yīng)用場景和 PCB 設(shè)計(jì)要求。
2. 訂購選項(xiàng)：用戶可以根據(jù)需求選擇不同的包裝形式，如管裝或卷帶裝。

IPS1025H 和 IPS1025H - 32 高邊開關(guān) IC 憑借其寬工作電壓范圍、智能負(fù)載驅(qū)動(dòng)和多重保護(hù)機(jī)制等特性，在可編程邏輯控制、自動(dòng)售貨機(jī)、工業(yè) PC 外設(shè)輸入/輸出和數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇參數(shù)和保護(hù)機(jī)制，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。那么，大家在實(shí)際應(yīng)用中，有沒有遇到過類似高邊開關(guān) IC 的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。