深入剖析 IPS1025H 和 IPS1025H - 32 高边开关 IC

深入剖析 IPS1025H 和 IPS1025H - 32 高边开关 IC

在电子设计领域，高边开关 IC 有着广泛的应用。今天就带大家详细了解一下意法半导体（ST）推出的 IPS1025H 和 IPS1025H - 32 这两款高边开关 IC，看看它们在性能、特性和应用上都有哪些亮点。

文件下载：ips1025h-32.pdf

一、产品概述

IPS1025H/HQ 和 IPS1025H - 32/HQ - 32 是单通道高边开关 IC，能够驱动电容性、电阻性或电感性负载，且负载的一侧接地。其最大的优势在于极低的 RDS-ON（在 TJ = 125°C 时最高为 25 mΩ），这使得 IC 适用于稳态工作电流高达 2.4 A（IPS1025H/HQ）或 5.6 A（IPS1025H - 32/HQ - 32）的应用场景。

二、关键特性

1. 宽工作电压范围：工作电源电压范围为 8 V 至 60 V，能适应多种不同的电源环境，这在工业应用中非常实用。
2. 智能负载驱动：不仅可以实现电容性负载的智能驱动，还能对电感性负载进行快速去磁，这对于一些复杂的负载驱动需求提供了很好的解决方案。
3. 多重保护机制
   • 欠压锁定（UVLO）：当 VCC 引脚电压低于关断阈值（VUVOFF）时，IC 会关闭；当 VCC 超过开启阈值（VUVON）时，恢复正常工作。
   • 过压保护：有 VCC 过压保护功能，当电源电压异常升高时，可保护芯片免受损坏。
   • 过载和过温保护：通过结温传感器和外壳温度传感器，对输出通道进行过温保护。当出现过载时，嵌入式过载保护电路会监测输出电流，触发阈值后调制输出开关的阻抗，将输出电流限制在安全范围内。这里就有个问题值得思考，不同的负载类型下，这些保护机制的响应时间是否会有差异呢？
   • 接地断开保护：当检测到接地断开时，输出通道会关闭，确保系统的安全性。
   • 诊断功能：基于 FLT1 和 FLT2 引脚（均为电流源），可通过过载或过温事件激活，方便工程师对系统故障进行诊断。

三、电气参数

1. 电源相关参数：在不同的 VCC 电压下，有明确的欠压开启阈值（VUVON）、欠压关闭阈值（VUVOFF）和欠压迟滞（VUVH）。同时，给出了关断状态（ISOFF）和导通状态（ISON）下的电源电流，这些参数对于电源功耗的计算和评估非常重要。
2. 输出级参数：输出级的导通电阻（RDSON）在不同温度下有不同的值，在 TJ = 25°C 时典型值为 12 mΩ，TJ = 125°C 时最大为 25 mΩ。还规定了关断状态下的输出电压（VOUT(OFF)）和输出电流（IOUT(OFF)），这些参数直接影响到负载的驱动能力。
3. 开关参数：包括上升时间（tr）、下降时间（tf）、传播延迟时间（tPD(L - H)、tPD(H - L)）和上电时的传播延迟时间（td(Vccon)）等，这些参数对于系统的时序设计至关重要。

四、保护与诊断机制详解

1. 欠压锁定：当 VCC 电压低于 VUVOFF 时，IC 自动关闭，防止在低电压下工作可能带来的不稳定。只有当 VCC 超过 VUVON 时，才会重新开启，确保了系统的稳定性。
2. 过温保护：芯片通过监测结温和外壳温度来实现过温保护。当结温超过 TJSD 时，输出通道关闭；当温度下降到 TJR 以下时，重新开启。如果外壳温度超过 TCSD，也会触发保护机制，关闭输出通道，直到温度下降到 TCR 和 TJR 以下。这里就需要我们在设计散热系统时，充分考虑芯片的热特性，大家觉得如何优化散热设计才能更好地利用这些保护机制呢？
3. 过载保护
   • 双阈值保护：当 IPD 引脚通过电容（CPD）连接到地时，IC 采用双阈值保护。在 IN 信号从低到高转换后的有限时间 DPK 内，激活阈值为 IPKH；超过 DPK 后，激活阈值变为 IPKL。不同的激活阈值对应不同的电流限制水平，分别为 ILIMH 和 ILIML。
   • 单（低）阈值保护：将 IPD 引脚通过 220 KΩ 电阻连接到 IN 引脚，可设置激活阈值为 IPKL，限制水平为 ILIML。
   • 单（高）阈值保护：将 IPD 引脚通过 10 KΩ 电阻连接到地，激活阈值为 IPKH，限制水平为 ILIMH。
4. VCC 断开保护：当检测到 VCC 断开时，若 VCC 引脚电压仍高于 UVLO 阈值，输出通道可正常驱动。对于电感负载，集成的去磁电路可使电感中存储的能量通过功率开关释放。
5. GND 断开保护：当发生 GND 断开时，无论输入状态如何，输出通道都会关闭。此时，IC 会继续工作，直到 VCC 和 GND 引脚之间的电压≥VUVOFF。对于电感负载，会有电流通过功率开关，就像输入被停用一样。

五、封装与订购信息

1. 封装形式：提供 PowerSSO - 24 和 VFQFPN - 48L 8x6x0.9 mm 两种封装，不同的封装适用于不同的应用场景和 PCB 设计要求。
2. 订购选项：用户可以根据需求选择不同的包装形式，如管装或卷带装。

IPS1025H 和 IPS1025H - 32 高边开关 IC 凭借其宽工作电压范围、智能负载驱动和多重保护机制等特性，在可编程逻辑控制、自动售货机、工业 PC 外设输入/输出和数控机床等领域有着广泛的应用前景。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择参数和保护机制，以确保系统的稳定性和可靠性。那么，大家在实际应用中，有没有遇到过类似高边开关 IC 的使用问题呢？欢迎在评论区分享。