‌TI TPS1HC30-Q1汽车高侧电源开关技术解析与应用指南

Texas Instruments TPS1HC30-Q1汽能高侧电源开关是一款单通道、充分保护的电源开关，集成了NMOS功率FET和电荷泵。该设备具有精确的电流感应和可编程电流限制功能，使其有别于其他产品。TPS1HC30-Q1开关提供3V至28V的宽工作电压范围，以及-40°C至150°C的工作温度范围。该高侧开关具有用于ADC保护的故障检测电压调节功能，以及1A时为 ±6%的高精度电流检测。TPS1HC30-Q1开关适用于各种电阻性、电感性和电容性负载，包括低瓦数灯泡、LED、继电器、螺线管和加热器。TPS1HC30-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS1HC30-Q1汽车高侧电源开关数据手册.pdf

特性

• 单通道、智能汽车、高侧电源开关，具有全面诊断功能：
  • 开漏状态输出
  • 电流检测输出
• 宽工作电压范围：3V至28V
• 低待机电流：2.5µA（85°C时）
• 可编程电流限制和准确度：±15%（3.5A时）
• 高精度电流检测，1A时为±6%
• 保护功能：
  • 过载和短路保护
  • 电感负载负电压钳位
  • 欠压闭锁 (UVLO) 保护
  • 热关断和摆幅自恢复
  • GND失效和电源失效保护
  • 反向电池保护
• 工作结温范围：-40°C至150°C
• 1.8V、3.3V和5V逻辑兼容
• 用于ADC保护的故障检测电压变比
• 诊断：
  • 导通状态和关断状态输出、负载开路、电池短路检测
  • 过载和对地短路检测
  • 热关断和摆幅检测
• 资质认证：
  • 符合汽车应用类AEC-Q100标准：
    • 温度等级1：-40°C至+125°C，TA
  • 通过ISO7637-2和ISO16750-2电气瞬态干扰抑制认证
• 14引脚耐热增强型PWP封装

框图

应用示意图

限流应用

TI TPS1HC30-Q1汽车高侧电源开关技术解析与应用指南‌

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‌一、核心特性概述‌

Texas Instruments的TPS1HC30-Q1是一款通过AEC-Q100认证的单通道智能高侧开关，专为汽车电子系统设计，具有以下核心优势：

• ‌宽电压工作范围‌：3V至28V输入，支持冷启动和负载突降工况。
• ‌超低导通电阻‌：30mΩ（典型值），支持5A持续电流输出，峰值电流能力达16.9A。
• ‌高精度电流检测‌：
  • ±6%精度（1A时）
  • 可编程检测比例（KSNS=1560典型值）
• ‌多重保护机制‌：集成短路保护、热关断（TABS=165°C）、开路检测及反向电池保护（-18V耐压）。
• ‌汽车级认证‌：符合ISO 7637-2和ISO 16750-2瞬态抗扰标准。

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‌二、关键功能解析‌

‌1. 电流检测技术‌

• ‌双模式输出‌：
  • ‌模拟量输出‌：SNS引脚输出ILOAD/KSNS电流，经RSNS转换为电压
  • ‌数字量输出‌：FLT引脚开漏输出故障状态
• ‌自适应钳位‌：SNS输出电压随DIAG_EN电平自动调节（3.3V/5V兼容），无需外部稳压管。

‌2. 热管理设计‌

• ‌双重热关断‌：
  • 相对温度保护（ΔT=77°C）
  • 绝对温度保护（TABS=165°C）
• ‌封装选项‌：HTSSOP-14（θJA=44.2°C/W）或QFN-20（θJA=28.9°C/W）

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‌三、典型应用场景‌

1. ‌车身控制模块‌：驱动继电器、LED照明等负载，支持PWM调光（最高2kHz）。
2. ‌ADAS传感器供电‌：利用±6%电流检测精度实现实时负载监控。
3. ‌车载信息娱乐系统‌：通过开路检测功能（阈值15mA）诊断显示屏连接状态。
4. ‌电容负载充电‌：动态调节限流电阻实现470μF电容安全充电。

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‌四、设计要点与注意事项‌

‌1. PCB布局建议‌

• ‌散热优化‌：
  • QFN封装需在散热焊盘布置≥6个导热过孔
  • 持续负载＞3A时建议强制风冷
• ‌信号完整性‌：VOUT走线宽度≥2mm（承载5A电流）。

‌2. 保护电路设计‌

• ‌感性负载‌：内置35V钳位电压，无需外接续流二极管（电感≤5mH时）。
• ‌反向极性保护‌：推荐GND网络采用1kΩ电阻并联BAS21二极管。

‌3. 诊断功能配置‌

• ‌开路检测‌：OFF状态下通过150kΩ内部上拉电阻实现。
• ‌故障响应时间‌：短路保护响应＜2.5μs，热关断自动恢复时间1-3ms。

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‌五、性能对比与选型指南‌

关键参数	TPS1HC30-Q1	竞品典型值
导通电阻	30mΩ	50mΩ
电流检测精度	±6%	±15%
瞬态抗扰能力	±16kV HBM	±8kV HBM