TPSI3100-Q1 具有 17V 栅极电源和双隔离比较器的汽车增强型隔离式开关驱动器数据手册

TPSI3100-Q1 是一款完全集成的隔离式开关驱动器，当与外部电源开关结合使用时，可形成完整的隔离式固态继电器解决方案。凭借 17V 的栅极驱动电压、1.5A 和 2.5A 的峰值拉电流和灌电流，可以使用大量电源开关来满足许多应用需求。TPSI3100-Q1 从其初级侧接收的电源产生自己的次级偏置电源，因此不需要隔离式次级电源偏置。TPSI3100-Q1 通过标称 5V 电源轨 （VDDM） 提供额外的电源，供辅助电路用于执行各种功能，例如电流和电压监控或远程温度检测。TPSI3100-Q1 隔离非常坚固，与使用传统机械继电器和光耦合器相比，具有更高的可靠性、更低的功耗和更大的温度范围。
*附件：tpsi3100-q1.pdf

TPSI3100-Q1 集成了一个通信反向通道，该通道通过漏极开路输出、PGOOD（电源良好）、FLT1（故障 1）和 ALM1（警报 1）将状态信息从次级侧传输到初级侧。具有集成共享电压基准的双通道高速比较器用于置位 FLT1 和 ALM1。当比较器输入 FLT1_CMP 超过基准电压时，驱动器立即被置为低电平，FLT1 也被驱动为低电平，向系统表明发生了故障。这对于在关键事件（例如过流检测）上禁用低延迟的外部开关非常有用。当比较器输入 ALM1_CMP 超过电压基准时，ALM1 信号被置为低电平，但驱动器不采取任何措施。这可能用作过热或过压事件的警报或警告指示器。

TPSI310xL-Q1 系列提供基于锁存器的故障指示器。当检测到故障时，驱动器和故障指示器被置为低电平并保持锁存状态，直到 EN 被置为低电平。TPSI310x-Q1 系列具有非锁存故障指示器。如果故障事件不再存在，则 FLT1 置低，驱动器在指定的恢复期后遵循 EN 引脚的状态。如果 fault 事件仍然存在，则 fault indicator 和 driver 都保持低电平。

特性

• 驱动外部电源开关（MOSFET、IGBT、SiC FET、SCR）
• 集成偏置电源，无需隔离式次级电源
• 17V 栅极驱动，1.5A 和 2.5A 峰值拉电流和吸收电流
• 5kVRMS 增强型隔离
• 高达 25mW，5V 电源，用于外部辅助电路
• 双通道隔离高速比较器，集成电压基准 ±1.5%
• 用于故障和警报指示器的开漏输出
• 符合 AEC Q-100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，TA
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 安全相关认证
  • 计划：符合 DIN EN IEC 60747-17 （VDE 0884-17） 标准的 7070VPK 增强型隔离
  • 计划：5kVRMS 隔离，持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准

参数

方框图

一、产品概述

TPSI3100-Q1 是一款适用于汽车应用的增强型隔离开关驱动器，集成了17V 门极驱动、内部偏置电源和双隔离比较器。该器件适用于多种高电压、高功率应用，如固态继电器、电池管理系统、车载充电器等。

二、主要特性

• ‌高隔离电压‌：提供5kV RMS 的增强型隔离，计划支持7070V PK 的隔离电压（符合DIN EN IEC 60747-17）。
• ‌宽温度范围‌：支持-40°C 至 +125°C 的工作温度范围，符合AEC Q-100 标准。
• ‌集成偏置电源‌：无需外部隔离次级电源，简化设计。
• ‌高速比较器‌：双隔离高速比较器，具有±1.5% 的集成电压参考，用于故障和报警指示。
• ‌多种保护功能‌：包括过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护等。

三、引脚配置与功能

TPSI3100-Q1 采用16 引脚的SSOP 封装，主要引脚功能包括：

• ‌VDDP‌：初级侧电源引脚。
• ‌VSSP‌：初级侧地引脚。
• ‌CE‌：芯片使能引脚。
• ‌EN‌：驱动使能引脚。
• ‌VDRV‌：门极驱动输出引脚。
• ‌FLT1‌：故障1 指示引脚（开漏输出）。
• ‌ALM1‌：报警1 指示引脚（开漏输出）。
• ‌PGOOD‌：电源良好指示引脚（开漏输出）。
• ‌FLT1_CMP‌、‌ALM1_CMP‌：故障和报警比较器输入引脚。

四、电气特性

• ‌输入电压范围‌：VDDP 供电电压为4.5V 至5.5V。
• ‌门极驱动电压‌：VDRV 输出电压为16V 至18V，具有1.5A 和2.5A 的峰值源和沉电流。
• ‌比较器参考电压‌：内部参考电压为0.31V（不同型号有不同参考电压）。
• ‌隔离特性‌：满足UL 1577 和DIN EN IEC 60747-17 的隔离要求。

五、功能描述

• ‌传输使能状态‌：通过调制方案将使能（EN）状态信息跨隔离屏障传输。
• ‌电源传输‌：利用变压器将初级侧电源传输到次级侧，无需外部隔离次级电源。
• ‌门极驱动‌：提供高电压、大电流的门极驱动能力，适用于多种功率开关器件。
• ‌比较器功能‌：双隔离比较器用于监测次级侧电压或电流，实现过流保护和报警功能。
• ‌通信回传‌：通过开漏输出引脚（FLT1、ALM1、PGOOD）将次级侧状态信息回传到初级侧。

六、应用与实现

• ‌典型应用‌：包括固态继电器、电池管理系统、车载充电器等。
• ‌设计步骤‌：包括选择合适的外部功率开关、设计隔离电源、配置比较器等。
• ‌电源建议‌：推荐在初级侧和次级侧使用合适的解耦电容，以确保电源稳定性。
• ‌布局指南‌：强调关键信号的布线、解耦电容的放置、地平面的处理等，以优化电磁兼容性和热性能。

七、文档与支持

• ‌相关文档‌：提供隔离技术术语表等相关文档链接。
• ‌文档更新通知‌：用户可注册接收文档更新通知。
• ‌技术支持‌：TI E2E™ 支持论坛提供快速的设计帮助和验证答案。
• ‌静电放电警告‌：提醒用户注意静电放电可能对器件造成的损害。

八、封装与订购信息

• ‌封装类型‌：采用16 引脚的SSOP 封装。
• ‌订购信息‌：提供详细的订购信息，包括器件型号、封装类型、引脚数、载带信息等。