SGM42403Q 四路低侧驱动IC：工业应用的理想之选

引言

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的驱动IC至关重要。今天，我们要深入探讨一款性能卓越的四路低侧驱动IC——SGM42403Q。它在工业应用中有着广泛的用途，下面我们将从多个方面详细了解它。

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产品概述

SGM42403Q由四个相同的低侧驱动器组成，具备过流保护功能。它集成了二极管，用于在输出关闭时释放电感负载（如单极步进电机、直流电机、继电器、螺线管等）的能量。该器件采用TSSOP封装，在 +25℃ 时，可提供高达2A（单通道开启）或1.1A/通道（四通道同时开启）的连续输出电流。

特性亮点

汽车应用认证

SGM42403Q通过了AEC - Q100认证（汽车电子委员会标准Q100 1级），适用于汽车应用，工作温度范围为 -40℃ 至 +125℃。这意味着它在汽车复杂的环境中也能稳定可靠地工作，你是否在汽车电子设计中遇到过因器件可靠性不足而导致的问题呢？

宽电源电压范围

电源电压范围为6.5V至50V，能够适应多种不同的电源环境，为设计提供了更大的灵活性。在不同的项目中，你是否也需要这样宽范围的电源支持呢？

四路低侧驱动

• N沟道MOSFET：四个N沟道MOSFET可并联以提高电流能力。
• 集成二极管：用于电感能量放电，确保在电感负载工作时能有效释放能量，保护电路。
• 连续输出电流：单通道开启时为2A，四通道同时开启时为1.1A/通道。

全面保护功能

• 电感能量钳位二极管：集成的二极管可有效钳位电感能量，防止电路受到损害。
• 热关断与自动重试：当器件温度过高时，会自动关断，待温度恢复到安全水平后自动重试，保证了系统的稳定性。
• 过载保护：能有效防止因过载导致的器件损坏。
• 短路保护：在短路情况下迅速保护电路，避免进一步损坏。
• 欠压锁定：当电源电压低于阈值时，器件会被禁用，内部逻辑复位，待电压恢复正常后重新工作。

应用领域

SGM42403Q适用于多种低侧开关应用，如单极步进电机驱动器、继电器驱动器和螺线管驱动器等。在实际项目中，你是否使用过类似的驱动IC来驱动这些负载呢？

引脚配置与说明

引脚配置

SGM42403Q采用TSSOP - 16A（外露焊盘）封装，引脚配置如下：	PIN	NAME	TYPE	FUNCTION
1	VM	-	电源
2	VCLAMP	-	输出钳位电压，可连接到VM电源或通过齐纳二极管连接到VM电源
3	OUT1	O	器件输出1
4	OUT2	O	器件输出2
5, 12	GND	-	接地
6	OUT3	O	器件输出3
7	OUT4	O	器件输出4
8	nENBL	I	使能输入引脚，低电平有效，内部下拉
9	RESET	I	复位输入引脚，高电平复位内部逻辑和过流保护，内部下拉
10	IN4	I	通道4输入，高电平驱动OUT4为低，内部下拉
11	IN3	I	通道3输入，高电平驱动OUT3为低，内部下拉
13	IN2	I	通道2输入，高电平驱动OUT2为低，内部下拉
14	IN1	I	通道1输入，高电平驱动OUT1为低，内部下拉
15	NC	-	无连接
16	nFAULT	OD	故障标志引脚，过温或过流时拉低
外露焊盘	GND	-	接地

引脚功能说明

• VM：为器件提供电源。
• VCLAMP：用于输出钳位，可根据需要进行连接。
• OUTx：输出引脚，连接负载。
• nENBL：控制器件的使能状态。
• RESET：用于复位内部逻辑和过流保护。
• INx：控制对应通道的输出。
• nFAULT：指示器件是否出现故障。

电气特性

电源相关特性

• 电源电压：范围为6.5V至50V。
• 电源电流：典型值为0.7mA，最大值为0.9mA。
• 欠压锁定电压：上升时为6.5V。

逻辑输入特性

• 输入逻辑低电压：最大值为0.7V。
• 输入逻辑高电压：最小值为2.0V。
• 输入逻辑滞回：典型值为0.29V。
• 输入逻辑低电流：最大值为1μA。
• 输入逻辑高电流：最大值为20μA。
• 下拉电阻：典型值为250kΩ。

nFAULT输出特性

• 输出低电压：当输出电流为5mA时，最大值为0.5V。
• 输出高泄漏电流：当输出电压为3.3V时，最大值为1μA。

低侧FET特性

• FET导通电阻：当输出电流为700mA时，典型值为0.35Ω，最大值为0.7Ω；在 +85℃ 时，典型值为0.46Ω。
• 关断状态泄漏电流：当VM为50V时，最大值为10μA。

高端二极管特性

• 二极管正向电压：当输出电流为700mA时，典型值为1V。
• 关断状态泄漏电流：当VM为50V时，最大值为1μA。

输出特性

• 上升时间：当输出电流为700mA，接电阻性负载时，最大值为200ns。
• 下降时间：当输出电流为700mA，接电阻性负载时，最大值为250ns。

保护电路特性

• 过流保护触发水平：在 +25℃ 时，最小值为2A，最大值为3.8A。
• 过流保护消抖时间：典型值为3.5μs。
• 过流保护重试时间：典型值为10ms。
• 热关断温度：典型值为156℃。

定时参数与要求

使能时间

nENBL到输出低电平的时间为300ns。

传播延迟时间

• INx到OUTx，低到高的传播延迟时间为450ns。
• INx到OUTx，高到低的传播延迟时间为250ns。

复位脉冲宽度

复位脉冲宽度为20μs。

典型性能特性

电源电流与温度、电压的关系

电源电流会随着温度和电源电压的变化而变化。在不同的温度和电压条件下，我们可以根据这些特性曲线来合理设计电路，你在设计时是否会参考这些曲线呢？

导通电阻与温度、电压的关系

导通电阻也会受到温度和电源电压的影响。了解这些关系有助于我们在不同的工作条件下选择合适的器件参数。

电流斜坡特性

在不同的电源电压下，对于16Ω、1mH的RL负载，电流斜坡特性不同。这对于设计电路时预估电流变化非常重要。

过流保护特性

当VM为6.5V且OUT1短路到VM时，过流保护会触发，并且会在一定时间后重试。这体现了器件的保护功能的有效性。

典型应用电路

驱动单极步进电机

SGM42403Q可以驱动单极步进电机，设计参数如下：	Design Parameter	Example Value
Supply Voltage, VM	24V
Motor Winding Resistance, RL	7.4Ω/phase
Motor Full Step Angle, θ step	1.8°/step
Motor Rated Current, IRATED	0.75A
PWM Frequency, fPWM	31.25kHz

电机电压与驱动电流

电机电压的选择取决于应用需求，较高的电压会产生更多的电流和扭矩，使电机运行更快。驱动电流路径从电源到电机绕组和低侧MOSFET，MOSFET的功耗可通过公式 (P = I^{2} × R_{DSON}) 计算。SGM42403Q在 +25℃ 时可支持高达2A（单通道开启）或1.1A/通道（四通道同时开启）的电流，最大连续电流还取决于PCB布局和环境温度。

详细描述

概述

SGM42403Q是一款四路工业低侧开关，每个输出由其独立输入控制。低侧MOSFET的典型导通电阻 (R_{DSON}) 为350mΩ，四个开关通过引脚控制，允许并行接口，每个通道的开关速率超过100kHz。最大负载电流可根据系统需求进行设置，输出具有短路和热过载保护功能，内部有源钳位将OUTx电压限制在 (VCLAMP)，可实现电感负载的快速关断。

输出驱动器

SGM42403Q集成了四个低侧MOSFET，每个MOSFET都有自己的过流保护电路。四个输出通过集成二极管连接到VCLAMP引脚，VCLAMP可直接短路到电源（VM引脚），也可在VM和VCLAMP引脚之间连接齐纳或TVS二极管，用于需要快速电流衰减的情况，但需确保输出电压不超过输出引脚的最大额定值。

保护电路

• 过流保护（OCP）：每个MOSFET都有自己的过流限制，当出现过流且持续时间超过OCP消抖时间时，四个输出MOSFET将关闭，nFAULT引脚拉低，约10ms后重试。
• 热关断（TSD）：当器件结温过高时，nFAULT引脚拉低，所有输出关闭，温度恢复到安全水平后恢复工作。
• 欠压锁定（UVLO）：当VM引脚电压低于欠压锁定阈值时，器件禁用，内部逻辑复位，VM电压恢复到阈值以上时恢复工作。

并行接口操作

可将输出并联用于更高电流的应用，具体可参考SGM42403Q控制接口图。

nENBL和RESET操作

nENBL引脚为低电平有效，内部下拉；RESET引脚为高电平有效，拉高时内部逻辑复位，输出关闭，忽略INx引脚的输入控制信号，内部下拉。

封装信息

封装外形尺寸

SGM42403Q采用TSSOP - 16A（外露焊盘）封装，详细的外形尺寸可参考相关文档。

推荐焊盘图案

推荐的焊盘图案尺寸也有明确规定，在进行PCB设计时需要严格按照要求进行。

编带和卷盘信息

包括卷盘尺寸、编带尺寸等参数，方便器件的存储和运输。

纸箱尺寸

纸箱的尺寸信息也有提供，确保器件在运输过程中的安全。

总结

SGM42403Q是一款功能强大、性能可靠的四路低侧驱动IC，具有多种保护功能和宽电源电压范围，适用于汽车和工业等多种应用场景。在电子设计中，合理选择和使用这款IC可以提高系统的稳定性和可靠性。你是否已经对SGM42403Q有了更深入的了解呢？在实际应用中，你还遇到过哪些关于驱动IC的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。