通信IC：ISDN高压功率控制器IHPC PEB 2026的深度解析

在通信领域，功率控制器的性能对于确保传输线路的稳定运行至关重要。ISDN高压功率控制器IHPC PEB 2026就是这样一款关键的集成电路。下面，我们将深入探讨这款控制器的特点、功能、操作模式以及电气特性等方面。

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一、产品概述

IHPC PEB 2026是专门为双线ISDN传输线路供电而设计的集成功率控制器。其显著特点包括：

1. 高电池电压：支持高达130V的电池电压，能满足多种供电需求。
2. 单线路供电：可单独为一条传输线路供电，实现精准的电力分配。
3. 电流限制与温度控制：具备电流限制和芯片温度控制功能，能有效保护设备免受过载影响。
4. 可编程限流：通过外部电阻可对限制电流进行编程，增加了使用的灵活性。
5. 过热自动降流：在过热情况下，能自动降低供电电流，保障设备的稳定性。
6. 先进技术与小封装：采用可靠的170V智能功率技术（SPT 170），并采用小尺寸的P - DSO - 20封装。

二、引脚说明

2.1 引脚配置

PEB 2026有P - DSO - 20 - 6和P - DSO - 20 - 10两种封装形式，不同封装的引脚配置有所不同。

2.2 引脚定义与功能

封装	引脚	符号	类型	描述
P - DSO - 20 - 6	4 - 7, 14 - 17	V BAT	电源	负电池供电电压（−100V），参考GNDB
P - DSO - 20 - 6	20	GNDB	电源	电池地，RB和RA参考此引脚
P - DSO - 20 - 6	1	V DD	电源	正供电电压（+5V），参考GNDD
P - DSO - 20 - 6	3	GNDD	电源	数字地，V DD、REF、CP、CN、CTP、PFEN、PFENQ和APFI参考此引脚
P - DSO - 20 - 6	9	REF	输出	参考输出，通过电阻连接到GNDD
P - DSO - 20 - 6	19	CP	输出	外部电容C HP的正极
P - DSO - 20 - 6	18	CN	输入	外部电容C HP的负极
P - DSO - 20 - 6	2	CTP	输出	外部电容C TP的正极
P - DSO - 20 - 6	11	RB	输出	为线路b（tip）供电，电流感应
P - DSO - 20 - 6	12	RA	输出	为线路a（ring）供电的高压输出，电流限制/切换
P - DSO - 20 - 6	10	PFEN	输入	此引脚逻辑高电平开启电流供电
P - DSO - 20 - 6	8	PFENQ	输入	此引脚逻辑低电平开启电流供电
P - DSO - 20 - 6	13	APFI	输出	此引脚逻辑低电平表示电流限制激活
P - DSO - 20 - 10	1, 10, 11, 20	V BAT	电源	负电池供电电压（−100V），参考GNDB
P - DSO - 20 - 10	4	GNDB	电源	电池地，RB和RA参考此引脚
P - DSO - 20 - 10	5	V DD	电源	正供电电压（+5V），参考GNDD
P - DSO - 20 - 10	7	GNDD	电源	数字地，V DD、REF、CP、CN、CTP、PFEN、PFENQ和APFI参考此引脚
P - DSO - 20 - 10	15	REF	输出	参考输出，通过电阻连接到GNDD
P - DSO - 20 - 10	3	CP	输出	外部电容C HP的正极
P - DSO - 20 - 10	2	CN	输入	外部电容C HP的负极
P - DSO - 20 - 10	6	CTP	输出	外部电容C TP的正极
P - DSO - 20 - 10	17	RB	输出	为线路b（tip）供电，电流感应

三、功能描述

3.1 电流测量与滤波

从GNDB到RB的电流会被测量，其缩小的电流图像会通过一个拐角频率约为3Hz的高通滤波器进行滤波，该滤波器需要外部电容C HP。滤波后的“AC”电流会从带隙中产生的参考电流中减去，参考电流的值由外部电阻R REF定义。

3.2 过热保护

当芯片温度过高时，热保护TH - PROT会吸收电流，从而降低电流Limit，将芯片结温限制在约165°C，防止因输出过载而造成即时损坏。但持续的高温会缩短IHPC的使用寿命，因此结温不应超过150°C。

3.3 短路保护

在短路情况下，需要采取措施关闭IHPC。例如，当引脚APFI指示电流限制激活时，应在1.5秒后使用引脚PFEN或PFENQ停用IHPC。再次上电尝试应给IHPC足够的时间冷却（例如30秒）。

3.4 电流限制与输出

电流I Limit会通过运算放大器OP、晶体管T L和两个电阻（4Ω，4kΩ）反映到从RA到V BAT的输出电流Line上，公式为： [I{Line,max }(t)=1000 × I{Limit }(t)=1000 timesleft(I{REF}-I{TH-PROT }(t)-I_{AC}(t)right)] 在“无电流限制”情况下，运算放大器OP的输出电压等于正OP供电电压，晶体管T L“导通”。当输出电流Line上升到Line,max时，电流镜会激活并将输出电流保持在该水平。

3.5 状态信号滤波

晶体管T L的栅极电压显示电流限制器的状态（电流限制是否激活），该状态信号会通过一个低通滤波器进行滤波，产生逻辑输出APFI。外部电容C TP定义了低通滤波器的拐角频率和延迟时间t LIMON和t LIMOFF。

3.6 抗干扰功能

电流传感器I - SENS和高通滤波器可防止频率范围约为(5 * f CHP)到约100kHz的纵向干扰导致电流限制，前提是纵向电流的最大幅度低于外部电阻R REF定义的电流限制的约一半。

3.7 电流瞬态

从状态LIMOFF切换到LIMON时，会出现电流瞬态。例如，给线路上电（给线路电容充电）或线路短路时，电流瞬态从Line,max的一半开始，并以由C HP值定义的时间常数t CHP增加到Line.max。

3.8 二极管保护

连接到GNDB和RB的二极管可保护IHPC免受雷击和过电压影响。此外，由于技术原因，从引脚V BAT到所有其他引脚存在寄生二极管。

3.9 (I_{BAT})电流峰值

当线路供电开启（晶体管T L导通）且RA和GNDB（或GNDD）之间发生短路时，需要一定时间来卸载T L的栅源电容并将电流限制到定义的最大值。在此期间，会在电源电压V BAT上看到电流峰值I BAT。IHPC中的快速双极npn晶体管可限制此类电流峰值，当V BAT = 100V时，产生的I BAT电流瞬态呈三角脉冲状，峰值约为1.5A，持续时间（50%到50%）约为130nsec。

四、操作模式

操作模式	状态	PFEN	PFENQ	APFI
OFF，断电		“V IL”	不关心	“V OL”
OFF，断电		不关心	“V IH”	“V OL”
ON，供电	LIMON，限制器激活	“V IH”	“V IL”	“V OL”
ON，供电	LIMOFF，限制器未激活	“V IH”	“V IL”	“V OH”

逻辑输入引脚PFEN和PFENQ通过集成电流源连接到GNDD。如果这些引脚未外部连接，逻辑电平为“V IL”。

五、外部组件设计

5.1 电阻(R_{REF})

该电阻的值定义了电流限制(I{Limit, ON})，并会影响电源电流(I{BAT})和(I{DD})。可参考相关图表获取(I{Limit,ON})、(I{BAT})和(I{DD})随(R_{REF})变化的典型值。

5.2 电容(C_{HP})

此电容的值定义了高通滤波器的拐角频率(f{CHP})和电流瞬态的时间常数(t{CHP})。可参考图表了解(f{CHP})和(t{CHP})随(C_{HP})变化的典型值。

5.3 电容(C_{TP})

该电容的值定义了低通滤波器的拐角频率和延迟时间(t{LIMON})和(t{LIMOFF})。可参考图表获取(t{LIMON})和(t{LIMOFF})随(C_{TP})变化的典型值。

六、应用说明

6.1 外部组件作用

• R REF：定义电流限制和内部偏置电流，较小/较大的值会增加/减小电流限制，并影响电源电流。
• C TP：与内部电阻一起定义低通滤波器的延迟时间（典型值为20ms），可过滤短干扰。较小/较大的值会减小/增加延迟时间。
• C HP：与内部电阻一起定义高通滤波器的拐角频率，确保纵向干扰（AC）不会产生电流限制效果。较小/较大的值会减小/增加拐角频率。
• R LA, R LB：这些电阻可限制雷击瞬态期间的峰值电流，其最大值由电阻上允许的电压降定义。
• C：该电容可分流AC信号电流。
• A, B：连接到用户的A线和B线。
• V BAT：最负的供电电压，也称为电池电压。
• 过电压保护：该电路可确保在雷击情况下，RA到V BAT的电压不超过定义的限制。

  6.2 推荐器件值

  器件	值	说明
  R REF	22kΩ	电流限制设置为50mA
  C TP	220nF	‘APFI’延迟时间设置为20ms
  C HP	4.7µF	频率范围高于16.666Hz的AC纵向干扰不会影响电流限制
  R LA, R LB	23Ω	最小值，确保雷击时峰值电流不超过16A（使用40Ω源电阻的1kV电压峰值）

七、电气特性

7.1 绝对最大额定值

参数	符号	限制值（min. - max.）	单位	测试条件
电池电压	V BAT	-150 - 0.5	V	参考GNDB
V DD供电电压	V DD	-0.5 - 6	V	参考GNDD
接地电压差	V GNDB - V GNDD	-0.5 - 0.5	V
接地脉冲电压差	V GNDB - V GNDD	-1 - 1	V	t max = 1ms
结温	T j		150	°C
逻辑输入PFEN、PFENQ电压	V PFEN, V PFENQ	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
REF电压	V REF	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
CP电压	V CP	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
CN电压	V CN	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
CTP电压	V CTP	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
逻辑输出APFI电压	V APFI	-0.3 - V DD + 0.3	V	参考GNDD
RB电压	V RB	-0.5 - +0.5	V	参考GNDB
RB脉冲电流	I RB (流入引脚RB)	-8 - 8	A	t max = 1ms
RB峰值电流	I RB_peak	-16 - 16	A	见图7 - 7
RA电压	V RA	-0.3 - 150	V	参考V BAT
RA脉冲电流	I RA (流入引脚RA)	-1 - 1	A	t max = 1ms
RA脉冲电压	V RA_pulse	-1 - 170	V	t max = 1ms，参考V BAT
ESD电压，所有引脚			1	kV	人体模型

7.2 工作范围

参数	符号	限制值（min. - max.）	单位	测试条件
电池电压	V BAT	-130 - -30	V	参考GNDB
V DD供电电压	V DD	4.75 - 5.25	V	参考GNDD
接地电压差	V GNDB - V GNDD	-0.3 - 0.3	V
环境温度（PEB 2026 PEF 2026）	T A	0 - 70（PEB 2026），-40 - 85（PEF 2026）	°C

7.3 静态热阻

封装	热阻类型	热阻值	单位
P - DSO - 20 - 10	结到环境	55	K/W
P - DSO - 20 - 10	结到外壳	4	K/W
P - DSO - 20 - 6	结到环境	65	K/W
P - DSO - 20 - 6	结到引脚	15	K/W

7.4 电气参数

典型值在以下测试条件下定义： [V{DD}=5 V pm 1 % C{HP}=4.7 mu F pm 10 %(6.3 V)] [V{BAT}=-100 V pm 1 % C{TP}=220 nF pm 10 %(6.3 V)] [R{LA}=23 Omega pm 1 % T{A}=25 pm 5^{circ} C] [R{LB}=23 Omega pm 1 % R{Line }= pm 0.1 %] [R_{REF}=22 k Omega pm 1 % no heatsink] 最小和最大值在整个工作范围内有效。

八、总结

ISDN高压功率控制器IHPC PEB 2026凭借其丰富的功能和良好的性能，为ISDN传输线路的供电提供了可靠的解决方案。在设计和使用过程中，工程师需要根据实际需求合理选择外部组件，并注意其电气特性和工作范围，以确保设备的稳定运行。你在使用这款控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。