TPS4811-Q1 汽车级 3.5V 至 100V 高压侧驱动器，具有保护和诊断功能数据手册

TPS4811x-Q1 系列是一款具有保护和诊断功能的 100V 智能高压侧驱动器。该器件具有 3.5V–80V 的宽工作电压范围，适用于 12V、24V 和 48V 系统设计。

它具有强大的 3.7A 峰值拉电流 （PU） 和 4A 峰值灌电流 （PD） GATE 驱动器，可在大电流系统设计中使用并联 FET 实现电源切换。使用 INP 作为栅极驱动器控制输入。
*附件：tps4811-q1.pdf

该器件具有精确的电流感应 （±2%） 输出 （IMON），支持能源管理系统设计。该器件集成了两级过流保护，具有 FLT_I 输出，阈值和响应时间完全可调。可以配置自动重试和闭锁故障行为。该器件具有远程过热保护和 FLT_T 输出。

TPS48111-Q1 集成了预充电驱动器 （G） 和控制输入 （INP_G）。此功能支持必须驱动大电容负载的设计。在关断模式下，控制器在 48V 电源输入时吸收 1.6μA 的总关断电流。

TPS4811x-Q1 采用 19 引脚 VSSOP 封装，相邻的高电压和低电压引脚之间去掉了一个引脚，可提供 0.8mm 的间隙。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，结果如下
  • 器件温度等级 1：-40°C 至 +125°C 环境工作温度范围
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 3.5V 至 80V 输入范围 （绝对最大值 100V）
• 低至 –30V 的输出反极性保护
• 集成 12V 电荷泵，容量为 100μA
• 1.6μA 低关断电流 （EN/UVLO = 低）
• 强大的上拉 （3.7A） 和下拉 （4A） 栅极驱动器
• 驱动外部背靠背 N 沟道 MOSFET
• 带有集成预充电开关驱动器 （TPS48111-Q1） 的型号，用于驱动电容负载
• 两级可调过流保护 （IWRN， ISCP），带可调断路器定时器 （TMR） 和故障标志输出 （FLT_I）
• 快速短路保护：1.2μs （TPS48111-Q1）、4μs （TPS48110-Q1）
• 精确的模拟电流监控器输出 （IMON）：30mV VSNS 时为 ±2%
• 精确、可调的欠压锁定 （UVLO） 和过压保护 （OV）：< ±2%
• 远程过热感应 （DIODE） 和带故障标志输出的保护 （FLT_T）

参数

方框图

1. 产品概述

TPS4811-Q1 是一款AEC-Q100认证的100V智能高压侧驱动器，集成了保护和诊断功能。适用于汽车电源分配箱、车身控制模块、DC/DC转换器以及电池管理系统等高电流系统设计中。

2. 主要特性

• ‌宽输入电压范围‌：3.5V至80V（绝对最大值为100V）。
• ‌强驱动能力‌：3.7A峰值源电流（PU）和4A峰值沉电流（PD）。
• ‌保护功能‌：
  • 两级可调过流保护（IWRN, ISCP）。
  • 快速短路保护（TPS48111-Q1为1.2μs，TPS48110-Q1为4μs）。
  • 准确模拟电流监控输出（IMON）：±2%精度。
  • 可调欠压锁定（UVLO）和过压保护（OV）。
  • 远程过温感测（DIODE）和保护。
• ‌集成预充电开关驱动器‌（TPS48111-Q1）：适用于驱动大电容负载。
• ‌低关机电流‌：1.6μA（EN/UVLO=Low）。

3. 电气规格

3.1 绝对最大额定值

• 输入引脚电压：VS, CS+, CS-至GND：-1100V
• 输出引脚电压：PU, PD, G, BST至GND：-30V至112V
• 工作结温：-40°C至150°C

3.2 推荐操作条件

• 输入电压范围：VS, CS+, CS-至GND：0V至80V
• 输出电压范围：FLT_I, FLT_T至GND：0V至15V
• 工作结温：-40°C至125°C

3.3 电气特性

• 总系统静态电流：613μA（典型值）
• 关机电流：1.6μA（典型值）
• 欠压锁定阈值（UVLO）：1.16V至1.2V（上升），1.1V至1.13V（下降）
• 过压保护阈值（OV）：1.16V至1.2V（上升），1.1V至1.13V（下降）
• 栅极驱动器输出：
  • 峰值源电流（PU）：3.75A
  • 峰值沉电流（PD）：4A
  • 栅极电荷电流（G）：72μA至140μA

4. 功能描述

• ‌电荷泵和栅极驱动器‌：内置12V、100μA电荷泵，为栅极驱动器提供稳定的电源。
• ‌电容性负载驱动‌：通过栅极斜率控制和预充电FET实现大电容负载的平稳驱动。
• ‌短路保护‌：可调短路保护阈值和响应时间，支持自动重试和锁存关闭模式。
• ‌过流保护‌：两级可调过流保护，支持自动重试和锁存关闭模式。
• ‌模拟电流监控‌：提供高精度电流监控输出（IMON），用于能量管理。
• ‌远程过温保护‌：通过外部二极管感测温度，实现远程过温保护。

5. 应用信息

• ‌典型应用‌：
  • 驱动HVAC PTC加热器负载。
  • 驱动背对背FET，预充电输出电容。
• ‌设计工具‌：提供TPS4811-Q1设计计算器，帮助用户快速选择组件值。

6. 设计与实施

• ‌设计考虑‌：包括电流感应电阻的选择、过流和短路保护阈值的设置、布局和接地建议等。
• ‌布局指南‌：强调电流感应电阻的放置、栅极驱动回路的优化、以及热管理的重要性。