TPSI3100 具有 17V 栅极电源和双隔离比较器的隔离式开关驱动器数据手册

TPSI3100 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，可形成完整的隔离式固态继电器解决方案。凭借 17V 的栅极驱动电压、1.5A 和 2.5A 的峰值拉电流和灌电流，可以使用大量电源开关来满足许多应用需求。TPSI3100 从其初级侧接收的电源产生自己的次级偏置电源，因此不需要隔离式次级电源偏置。该 TPSI3100 通过标称 5V 电源轨 （VDDM） 提供额外的电源，供辅助电路用于执行各种功能，例如电流和电压监控或远程温度检测。TPSI3100隔离非常坚固，与使用传统机械继电器和光耦合器相比，具有更高的可靠性、更低的功耗和更大的温度范围。
*附件：tpsi3100.pdf

该TPSI3100集成了一个通信反向通道，该通道通过开漏输出、PGOOD（电源正常）、FLT1（故障 1）和 ALM1（警报 1）将状态信息从次级侧传输到初级侧。具有集成共享电压基准的双通道高速比较器用于置位 FLT1 和 ALM1。当比较器输入 FLT1_CMP 超过基准电压时，驱动器立即被置为低电平，FLT1 也被驱动为低电平，向系统表明发生了故障。这对于在关键事件（例如过流检测）上禁用低延迟的外部开关非常有用。当比较器输入 ALM1_CMP 超过电压基准时，ALM1 信号被置为低电平，但驱动器不采取任何措施。这可能用作过热或过压事件的警报或警告指示器。

TPSI310xL 系列提供基于锁存器的故障指示器。当检测到故障时，驱动器和故障指示器被置为低电平并保持锁存状态，直到 EN 被置为低电平。TPSI310x 系列具有非锁存故障指示器。如果故障事件不再存在，则 FLT1 置低，驱动器在指定的恢复期后遵循 EN 引脚的状态。

特性

• 驱动外部电源开关（MOSFET、IGBT、SiC FET、SCR）
• 集成偏置电源，无需隔离式次级电源
• 17V 栅极驱动，1.5A 和 2.5A 峰值拉电流和吸收电流
• 3kVRMS 基本隔离
• 高达 25mW，5V 电源，用于外部辅助电路
• 双通道隔离高速比较器，集成电压基准 ±1.5%
• 用于故障和警报指示器的开漏输出
• –40°C 至 +125°C，TA
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 安全相关认证
  • 计划：4243VPK 基本隔离，符合 DIN EN IEC 60747-17 （VDE 0884-17） 标准
  • 计划：3kVRMS 隔离，持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准

参数

方框图

一、产品概述

TPSI3100是一款全集成隔离开关驱动器，专为驱动外部功率开关（如MOSFETs、IGBTs、SiC FETs、SCRs）而设计。它集成了偏置电源、双隔离比较器和17V栅极驱动，无需隔离的次级供电，适用于固态继电器、楼宇自动化和工厂自动化等应用。

二、主要特性

• ‌集成偏置电源‌：无需外部隔离次级供电。
• ‌高隔离电压‌：3kV RMS基本隔离。
• ‌高栅极驱动电压‌：17V栅极驱动，峰值源电流1.5A和2.5A。
• ‌双隔离比较器‌：带集成电压参考的比较器，用于故障和报警指示。
• ‌功能安全‌：支持功能安全设计，计划获得相关安全认证。
• ‌宽温度范围‌：工作温度范围-40°C至+125°C。
• ‌5V辅助电源‌：提供5V电源（VDDM）供外部辅助电路使用。

三、引脚配置与功能

TPSI3100采用16引脚SSOP封装，主要引脚包括：

• ‌VDDP‌：初级侧电源供电。
• ‌VSSM‌：初级侧地。
• ‌VSSM‌：次级侧地。
• ‌VDDH‌：次级侧高压输出，用于栅极驱动。
• ‌VDDM‌：次级侧中压输出，用于辅助电路。
• ‌VDRV‌：栅极驱动输出。
• ‌FLT1‌：故障1指示输出，低电平有效。
• ‌ALM1‌：报警1指示输出，低电平有效。
• ‌PGOOD‌：电源正常指示输出，低电平有效。
• ‌EN‌：使能输入，高电平有效。
• ‌CE‌：芯片使能输入，高电平有效。
• ‌FLT1_CMP‌：故障1比较器输入。
• ‌ALM1_CMP‌：报警1比较器输入。

四、电气特性

• ‌输入电压范围‌：4.5V至5.5V（VDDP）。
• ‌栅极驱动电压‌：16V至18V（VDDH）。
• ‌辅助电源电压‌：4.8V至5.2V（VDDM）。
• ‌共模瞬态免疫‌：100V/ns。
• ‌最大结温‌：150°C。

五、功能描述

• ‌传输使能状态‌：通过调制方案将使能状态信息跨隔离屏障传输。
• ‌电源传输‌：通过隔离变压器将初级侧电源传输到次级侧，无需次级隔离供电。
• ‌栅极驱动‌：提供高达17V的栅极驱动电压，适用于多种功率开关。
• ‌芯片使能‌：当CE为高电平时，设备进入活跃模式；当CE为低电平时，设备进入待机模式。
• ‌比较器‌：双隔离比较器用于故障和报警指示，比较器输入超过参考电压时触发相应输出。
• ‌欠压锁定‌：对VDDP、VDDH和VDDM进行欠压保护，确保稳定工作。
• ‌热关断‌：内部温度传感器监测结温，超过阈值时自动关断电源传输。

六、应用与实现

• ‌典型应用‌：包括过电流保护、双向过电流保护、DESAT保护等。
• ‌设计步骤‌：选择合适的栅极驱动电容、分流电阻和比较器响应时间电阻。
• ‌布局指南‌：强调关键组件的放置、接地考虑和EMI抑制措施。
• ‌电源建议‌：提供初级侧和次级侧电源的连接和去耦建议。

七、器件与文档支持

• ‌设计工具‌：提供相关的设计工具和计算器以简化设计过程。
• ‌文档更新通知‌：用户可注册接收文档更新通知。
• ‌技术支持‌：TI E2E™支持论坛提供快速的设计帮助和验证答案。
• ‌静电放电警告‌：提醒用户注意静电放电可能对器件造成的损害。