‌TI TPS1HC30-Q1汽车高侧电源开关技术解析与应用指南

科技观察员 2025-08-28 718

描述

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

单通道

应用示意图

单通道

限流应用

单通道

TI TPS1HC30-Q1汽车高侧电源开关技术解析与应用指南‌

‌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。

‌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）

‌三、典型应用场景‌

‌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）。
‌ADAS传感器供电‌：利用±6%电流检测精度实现实时负载监控。
‌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。
‌电容负载充电‌：动态调节限流电阻实现470μF电容安全充电。

‌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。

‌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

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