TPSI2140-Q1 具有 2mA 雪崩额定值的汽车类 1200V 50mA 隔离开关数据手册

TPSI2140-Q1 是一款隔离式固态继电器，专为高压汽车和工业应用而设计。TPSI2140-Q1 将 TI 的高可靠性电容隔离技术与内部背靠背 MOSFET 相结合，形成一个完全集成的解决方案，无需次级侧电源。
*附件：tpsi2140-q1.pdf

该器件的初级侧仅由 9 mA 的输入电流供电，并包含一个故障安全 EN 引脚，可防止对 VDD 电源进行反向供电。在大多数应用中，器件的 VDD 引脚应连接到 5 V–20 V 之间的系统电源，器件的 EN 引脚应由逻辑 HI 在 2.1 V–20 V 之间的 GPIO 输出驱动。在其他应用中，VDD 和 EN 引脚可以直接由系统电源或 GPIO 输出一起驱动。TPSI2140-Q1 的所有控制配置都不需要额外的外部元件，例如电阻器和/或低侧开关，而这些元件通常是光继电器解决方案中需要的。

次级侧由背靠背 MOSFET 组成，从 S1 到 S2 的断态电压为 ±1.2 kV。TPSI2140-Q1 MOSFET 的雪崩稳健性和热敏封装设计使其能够稳健地支持系统级介电耐压测试 （HiPot） 和高达 2 mA 的直流快速充电器浪涌电流，而无需任何外部元件。

特性

• 适用于汽车应用
  • AEC-Q100 1 级：-40 至 125°C T A
• 集成雪崩额定 MOSFET
  • 设计并认证过压条件下的可靠性，包括系统级介电耐压测试 （Hi-Pot）
    • I AVA = 2mA（5 秒脉冲），1 mA（60 秒脉冲）
  • 1200V 断态电压
  • R 导通 = 130-Ω （T J = 25°C）
  • T 开、T 关 < 700μs
• 初级侧电源电流低
  • 9mA 导通状态电流
  • 3.5μA OFF 状态电流
• 功能安全能力
  • 提供有助于 ISO 26262 和 IEC 61508 系统设计的文档
• 坚固的隔离栅：

  • 1000 V RMS / 1500 V 直流工作电压下的预计使用寿命为 26 年

  • 隔离额定值，V ISO，高达 3750 V RMS / 5300 V DC
  • 峰值浪涌，V IOSM，高达 5000 V
  • ± 100V/ns 典型值 CMTI
• SOIC 11 引脚 （DWQ） 封装，具有宽引脚，可提高热性能
  • 爬电距离和电气间隙≥ 8 mm（初级-次级）
  • 爬电距离和间隙≥ 6 mm（跨开关端子）
• 安全相关认证
  • （计划中）DIN VDE V 0884-11：2017-01 标准
  • （计划中）UL 1577 组件认可计划

参数

方框图

1. 产品概述

TPSI2140-Q1是一款针对高压汽车和工业应用设计的隔离固态继电器。它集成了TI的高可靠性电容隔离技术和内部背对背MOSFET，形成一个完全集成的解决方案，无需次级侧电源供应。

2. 关键特性

• ‌高电压隔离‌：支持高达±1200V的隔离电压。
• ‌高可靠性‌：专为汽车应用设计，符合AEC-Q100 Grade 1标准，工作温度范围为-40°C至125°C。
• ‌雪崩鲁棒性‌：集成的MOSFET具有2mA的雪崩额定值，支持系统级耐压测试（HiPot）。
• ‌小型封装‌：11引脚SOIC（DWQ）封装，尺寸为10.3mm × 7.5mm。

3. 功能描述

• ‌隔离控制‌：通过电容隔离屏障实现初级侧和次级侧之间的电气隔离。
• ‌失效安全输入‌：使能输入为失效安全设计，无需与VDD引脚电源域相同。
• ‌宽电压范围‌：初级侧VDD电源范围为4.5V至20V，使能引脚逻辑高电平范围为2.1V至20V。
• ‌高压切换‌：次级侧支持从-1200V至1200V的高压切换。

4. 应用领域

• ‌高压测量应用‌：适用于需要跨隔离屏障或电隔离域切换的应用，如能量存储系统（ESS）、太阳能板阵列、电动汽车（EV）充电器等。

5. 电气特性

• ‌雪崩电流‌：IAVA最大为2mA（5秒间隔）和1mA（60秒间隔）。
• ‌传播延迟‌：最大为200ns。
• ‌输出上升时间‌：最大为600ns。
• ‌输入泄漏电流‌：在±1500V CDM ESD条件下小于1μA。

6. 热特性

• ‌热阻‌：θJA（最大）为70°C/W。
• ‌结温范围‌：-40°C至150°C。

7. 封装与尺寸

• ‌封装类型‌：11引脚SOIC（DWQ）。
• ‌尺寸‌：10.3mm × 7.5mm。

8. 应用与实现

• ‌典型应用‌：提供了使用TPSI2140-Q1进行绝缘电阻监测的典型应用电路，包括电池V-参考架构和底盘地参考架构。
• ‌布局指南‌：提供了PCB布局指南，以确保在HiPot测试期间的最大热性能。
• ‌电源推荐‌：建议在VDD引脚和GND引脚之间放置一个100nF的陶瓷电容器，以确保可靠的电源电压。

9. 文档与支持

• ‌数据手册‌：提供了详细的电气特性、功能描述、应用信息和封装信息等。
• ‌支持资源‌：包括TI E2E™支持论坛，提供快速验证答案和设计帮助。