Texas Instruments TMUX9616 220V高压16通道开关是一款具有闩锁效应抑制的低电阻、低电容模拟开关集成电路 (IC)。该模块提供16个独立可选的1:1单刀单掷 (SPST) 开关通道。TMUX9616可与高达±110V的双电源配合使用，并且在建议的电源范围内也支持不对称电源偏置。这款开关支持源极引脚 (Sx) 和漏极引脚 (Dx) 上从VSS 至VDD 的双向模拟和数字信号。Sx和Dx引脚上的集成泄放电阻器对电容负载（例如压电传感器）进行放电。TMUX9616 220V高压16通道开关采用行业标准 7mm x 7mm LQFP封装，以实现引脚对引脚兼容性。典型应用包括医学超声成像、无损检测 (NDT) 金属探伤和压电传感器驱动器。

数据手册：*附件：Texas Instruments TMUX9616 220V高压16通道开关数据手册.pdf

特性

• 器件结构的闩锁效应抑制
• 宽电源范围或输入信号范围：
  • 双电源：±20V至±110V，220VPP
  • 绝对最大值：240VPP
• 5pF低关断电容
• 低导通电容：10pF
• 低导通电阻 (R ONL )：12Ω
• 3μs快速开启时间（最大值）
• 高达72MHz数据移位时钟频率
• 逻辑电平：1.8V到5V
• 在5MHz时具有-70dB的出色关闭隔离性能
• 输出上集成泄放电阻
• 扩展温度范围：-40°C至125°C
• 行业标准的7mm x 7mm（主体尺寸）LQFP封装，实现引脚对引脚的兼容性

简化示意图

应用原理图

TMUX9616/TMUX9616N 220V高压16通道开关技术解析

一、产品概述

TMUX9616x系列是德州仪器(TI)推出的汽车级高压模拟开关，具有以下核心特性：

• ‌超高电压支持‌：支持±110V双电源供电，信号范围覆盖VSS至VDD
• ‌16通道独立控制‌：16个1:1 SPST开关通道，支持双向信号传输
• ‌卓越性能参数‌：
  • 导通电阻(RON)典型值14Ω
  • 关断电容仅5pF
  • 3μs快速导通时间
  • 72MHz SPI时钟频率
• ‌先进封装‌：7mm×7mm 48引脚LQFP封装，支持引脚兼容设计

二、关键技术创新

1. 高压SOI工艺技术

采用硅绝缘体(SOI)工艺实现：

• 内置隔离沟槽防止闩锁效应
• 支持高达220VPP的信号处理
• 集成隔离二极管保护(峰值电流1.6A)

2. 智能数字接口设计

• ‌可级联16位移位寄存器‌：支持多设备串联控制
• ‌宽逻辑电平范围‌：1.8V至5V兼容
• ‌三态控制信号‌：
  • DIN：串行数据输入
  • CLK：时钟输入(最高72MHz)
  • LE：锁存使能(低有效)
  • CLR：全局复位(高有效)

3. 专业级模拟性能

• ‌超低谐波失真‌：HD2PC典型值54dBc@5MHz
• ‌集成泄放电阻‌：TMUX9616内置35kΩ泄放电阻
• ‌优秀隔离特性‌：
  • 关断隔离度-70dB@5MHz
  • 通道间串扰-75dB@5MHz

三、电气特性详解

1. 关键参数指标

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
导通电阻	VS=-100V至+100V	-	14	19	Ω
关断漏电流	VS=±100V	-	±0.015	±4	μA
导通时间	RL=10kΩ	-	1.5	3	μs
电源电流	静态	-	15	40	μA
逻辑供电电流	VLL=3.3V	-	3.8	8	μA

2. 保护功能

• ‌过压保护‌：240VPP绝对最大值
• ‌ESD保护‌：HBM ±1000V，CDM ±500V
• ‌热关断‌：结温150°C
• ‌不对称供电支持‌：VDD/VSS差值40-220V

四、典型应用设计

1. 医疗超声系统方案

‌核心配置‌：

• 高压电源：±100V主电源，±60V辅助电源
• 信号链：TX7516驱动器+TMUX9616多路复用
• 控制接口：FPGA通过SPI控制

‌性能指标‌：

• 系统级HD2PC≥54dB
• 通道切换时间<5μs
• 支持128阵元探头(8片TMUX9616级联)

2. 压电换能器驱动方案

‌设计要点‌：

• 泄放电阻选择：
  • TMUX9616内置35kΩ
  • TMUX9616N需外接电阻
• 电源去耦：
  • VDD/VSS：1μF+0.1μF并联
  • VLL：0.1μF陶瓷电容
• 布局关键：
  • 高压走线最短化
  • 数字/模拟分区布局

五、可靠性设计指南

1. 热管理建议

• 结-环境热阻：60.8°C/W(LQFP封装)
• 改进措施：
  • 使用2oz铜厚PCB
  • 增加散热过孔(≥8个0.3mm过孔)
  • 环境温度监控

2. 高压PCB设计

1. ‌层叠结构‌：
   • 顶层：信号走线(2oz)
   • 第二层：完整地平面
   • 第三层：电源分割
   • 底层：铺地(2oz)
2. ‌安全间距‌：
   • 高压走线间距≥1mm/100V
   • 加强绝缘漆保护
3. ‌测试建议‌：
   • 耐压测试：1.2倍工作电压
   • 绝缘电阻测试：≥100MΩ@500V

六、选型指导

型号	泄放电阻	封装	温度范围	典型应用
TMUX9616	集成	LQFP-48	-40~125°C	超声成像
TMUX9616N	无	LQFP-48	-40~125°C	光学MEMS

该系列产品特别适合需要高电压开关矩阵的严苛应用环境，其创新的SOI工艺和优化的信号链设计为医疗设备、工业检测等高端应用提供了可靠的解决方案。