‌TPS4816-Q1 高边开关控制器技术文档总结

TPS4816-Q1 是一系列具有保护和诊断功能的低 IQ 智能高侧驱动器。该器件具有 3.5V 至 95V 的宽工作电压范围（100V 绝对最大额定值），适用于 12V、24V 和 48V 汽车系统设计。

该器件具有强大的 0.5A 峰值源和 2A 峰值灌电流 GATE 驱动器，可在大电流系统设计中使用并联 FET 进行电源切换。使用 INP 作为栅极驱动器控制输入。通过放置外部 R-C 元件，可以实现 MOSFET 压摆率控制（ON 和 OFF）。
*附件：tps4816-q1.pdf

它还集成了预充电驱动器 （G） 和控制输入 （INP_G）。此功能支持必须驱动大容性负载的设计。在关断模式下，控制器在48V电源输入时消耗1μA的总关断电流。

该器件具有精确的双向电流检测 （±2%） 输出 （IMON，I_DIR），并使用外部 RSNS 电阻和 FLT 指示提供基于 I2t 的可调过流和短路保护 （±5%）。可以配置自动重试和锁存故障行为。该器件还具有基于NTC的温度传感（TMP）和监控输出（ITMPO）输出，用于外部FET的过温检测。

TPS4816-Q1 采用 23 引脚 VQFN 封装。

特性

• AEC-Q100 汽车级温度认证
• 3.5V 至 95V 输入范围（绝对最大值 100V）
• 低至 –60V 的反向输入和输出保护
• 集成 12V 电荷泵
• 1μA低关断电流（EN/UVLO = 低电平）
• 双栅极驱动：GATE = 0.5A src/2A 灌电流，G = 100μA src/0.39A 灌电流
• 集成预充电开关驱动器 （INP_G） 用于驱动容性负载
• 精确的 I2t 过流保护 （IOC），具有可调节的断路器定时器 （I2t）
• 精确 （±5%） 和快速 （5μs） 短路保护
• 精确的模拟双向电流监测器输出（IMON，I_DIR）：30mV VSNS 时为 ±2%
• 基于 NTC 的过温传感 （TMP） 和监控输出 （ITMPO）
• 短路故障期间的故障指示 （FLT）、I2t、电荷泵 UVLO、OV、过热
• TPS48160-Q1（启用 I2t）、TPS48161-Q1（禁用 I2t）
• 精确 （±2%） 和可调节欠压锁定 （UVLO） 和过压保护 （OV）

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
TPS4816-Q1是德州仪器（TI）推出的汽车级高边开关控制器系列，专为12V/24V/48V汽车系统设计，具有宽输入电压范围（3.5V-95V，绝对最大值100V），集成多重保护功能（反向输入/输出保护、过流/短路保护、过温监测等），并支持双向电流监测（IMON）和诊断功能。

‌2. 核心特性‌

• ‌低功耗‌：1μA关断电流，适合常电应用。
• ‌高驱动能力‌：
  • 主路径（GATE）：0.5A源电流/2A灌电流，支持并联MOSFET。
  • 预充电路径（G）：100μA源电流/0.39A灌电流，用于容性负载预充电。
• ‌精准保护‌：
  • ‌I²t过流保护‌：可调阈值（±5%精度）和计时器（通过外部CI2t电容设置）。
  • ‌短路保护‌：5μs快速响应，阈值可配置。
  • ‌双向电流监测‌：±2%精度（30mV VSNS时）。
• ‌诊断功能‌：通过FLT引脚指示短路、I²t触发、电荷泵欠压等故障。

‌3. 典型应用‌

• 电源分配盒（PDU）
• 车身控制模块（BCM）
• DC/DC转换器
• 电池管理系统（BMS）

‌4. 关键电路设计‌

• ‌电荷泵与驱动‌：集成12V电荷泵，支持BST-SRC电压生成，驱动外部MOSFET。
• ‌容性负载处理‌：
  • 预充电路径（G驱动）可限制浪涌电流。
  • 主路径（GATE驱动）支持RC栅极调速（通过R1/C1/D2）。
• ‌保护机制‌：
  • ‌I²t配置‌：通过RIOC电阻设置过流阈值，CI2t电容设定熔断时间。
  • ‌温度监测‌：NTC接口（TMP引脚）监测外部MOSFET温度。

‌5. 封装与引脚‌

• ‌封装‌：23引脚VQFN（4mm×4mm）。
• ‌关键引脚‌：
  • ‌EN/UVLO‌：使能/欠压锁定输入。
  • ‌FLT‌：开漏故障输出（短路、过压等）。
  • ‌IMON/I_DIR‌：电流监测与方向指示。

‌6. 电气参数‌

• ‌工作温度‌：-40℃至150℃（结温）。
• ‌ESD防护‌：HBM ±2000V，CDM ±500V。
• ‌时序特性‌：
  • GATE开启延迟：1.2μs（典型值）。
  • 短路保护响应：<5μs（最大值）。

‌7. 设计支持‌

• 提供典型应用电路图（如驱动背靠背MOSFET、容性负载充电）。
• 布局建议：强调BST电容（≥0.1μF）和电流检测电阻（RSNS）的靠近放置。

‌文档范围‌
涵盖特性、引脚定义、电气规格、功能框图、应用设计及封装信息，适用于汽车电子工程师进行高边开关系统设计。