ISO808A/ISO808A-1：高性能固态继电器的深度解析

引言

在电子工程领域，对于高电感负载的驱动和控制一直是一个具有挑战性的任务。ISO808A、ISO808A - 1（PowerSO - 36）以及ISO808AQ、ISO808AQ - 1（TFQFPN32）这几款固态继电器的出现，为解决此类问题提供了优秀的解决方案。本文将深入剖析这些器件的特性、功能及应用，帮助电子工程师更好地理解和使用它们。

文件下载：iso808a.pdf

产品概述

ISO808A和ISO808A - 1是具有SPI接口的8通道隔离式高端功率固态继电器，专为高电感负载设计。其显著特点包括低电源电流、宽工作电压范围以及多种保护功能，适用于可编程逻辑控制、工业PC外设输入输出、数控机床等多种工业应用场景。

产品特性亮点

• 宽工作电压范围：处理侧工作电压范围为 (V_{CC}=9.2) 至 36 V，能适应不同的电源环境。
• 低导通电阻：每通道典型导通电阻 (R_{DS}(on)=0.125 Omega)，可有效降低功耗。
• 快速退磁功能：对于电感负载，能实现快速退磁，典型退磁电压 (V{DEMAG(TYP)}=V{CC}-54 ~V)。
• 多通道电流限制：ISO808A/ISO808AQ每通道输出电流 (I{OUT}<0.7 ~A)，ISO808A - 1/ISO808AQ - 1每通道输出电流 (I{OUT}<1 ~A)，确保安全可靠运行。
• 丰富的保护功能：具备欠压关断、过温保护、短路保护、过压保护等多种保护机制，提高了系统的稳定性和可靠性。

关键技术参数

绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
(V_{CC})（处理侧电源电压）	- 0.3	+ 45	V
(V_{DD})（控制逻辑侧电源电压）	- 0.3	+ 6	V
(I_{OUT})（通道输出电流，连续）	-	内部限制	A

这些参数为工程师在设计电路时提供了安全边界，确保器件在正常工作范围内运行，避免因电压、电流过大而损坏器件。

电气特性

电源部分

• 工作电压范围：(V{CC}) 为 9.2 至 36 V，(V{DD}) 为 2.75 至 5.5 V。
• 导通电阻：在 (I{OUT}=0.5 A)，(T{J}=25 °C) 时，典型值为 0.125 Ω；在 (T_{J}=125 °C) 时，最大值为 0.26 Ω。
• 电源电流：所有通道关闭时，(V_{CC}=36 V) 时，典型值为 5.5 mA；所有通道开启时，典型值为 16 mA。

数字电源电压

• 工作电压范围：(V_{DD}) 为 2.75 至 5.5 V。
• 欠压开启和关闭阈值：(V{DD(THON)}) 为 2.55 至 2.75 V，(V{DD(THOFF)}) 为 2.45 至 2.65 V。

诊断引脚和输出保护功能

• 短路电流限制：ISO808A/ISO808AQ 为 0.7 A，ISO808A - 1/ISO808AQ - 1 为 1 至 1.9 A。
• 结温关断温度：150 至 200 °C。
• 外壳温度关断温度：125 至 135 °C。

热特性

• 热阻：PowerSO - 36 封装的结到外壳热阻 (R{th j - case}) 最大为 0.8 °C/W，结到环境热阻 (R{th j - amb}) 最大为 16.9 °C/W；TFQFPN32 封装的相应热阻分别为 1 °C/W 和 25 °C/W。

功能描述

串行接口

ISO808A系列通过SPI接口与外部微控制器进行通信，支持菊花链连接。微控制器可以通过SPI接口设置输出通道的开关状态，同时读取故障信息。

串行数据输入（SDI）

SDI 用于接收微控制器发送的串行命令帧，在 CLK 上升沿采样。在菊花链通信中，微控制器需要在第 8 位后保持 SS 低电平，以实现数据的移位。

串行数据输出（SDO）

SDO 用于输出串行故障帧，在 CLK 下降沿更新数据，微控制器在 CLK 上升沿读取数据。当 SS 信号为高电平时，SDO 引脚处于三态。

串行数据时钟（CLK）

CLK 作为串行数据采样的时钟信号，SDO 在 CLK 下降沿更新，SDI 在 CLK 上升沿采样。当 SS 信号为高电平时，微控制器应将 CLK 驱动为低电平。

从机选择（SS）

SS 信号用于使能串行通信移位寄存器，当 SS 为低电平时，数据通过 SDI 引脚输入，从 SDO 引脚输出。在 SS 引脚下降沿，故障寄存器被冻结，输出状态将被锁存。

看门狗功能

为了确保在 (V{DD}) 或 (GND{DD}) 电源电压缺失时处理阶段的安全，器件提供了看门狗功能。如果逻辑阶段在 (t_{WD}) 时间内未更新输出状态，处理阶段的所有输出将被禁用，直到收到新的更新请求。

输出使能（OUT_EN）

OUT_EN 引脚可用于同时禁用所有输出。当 OUTEN 引脚被拉低至少 (t{W(OUT_EN)}) 时间时，所有八个输出将被禁用。

FAULT 和 PGOOD 指示

• FAULT 引脚：为低电平有效开漏输出，当出现通道结温过高、无模块 - 8 SPI 通信、内部通信错误等故障时，该引脚将被激活。
• PGOOD 引脚：同样为低电平有效开漏输出，用于指示处理阶段芯片的电源电压是否低于内部阈值。

应用设计要点

电源部分

• 电流限制：当输出级的电流检测值超过固定阈值时，电流限制过程将被激活，通过调制栅极电压来限制输出电流。
• 热保护：器件具备结温和外壳温度保护功能，当温度超过相应阈值时，输出将被关闭，直到温度下降到复位阈值以下。

反向极性保护

• 处理侧：可通过在 IC 的 GND 引脚和负载 GND 之间放置电阻或二极管来实现反向极性保护。
• 控制逻辑侧：在 (GND{DD}) 引脚和数字地之间放置二极管，可防止 (V{DD}) 反向极性。

菊花链连接

ISO808A 可以进行菊花链连接，将微控制器的 MOSI 端口连接到链中第一个 IC 的 SDI 引脚，第一个 IC 的 SDO 引脚连接到第二个 IC 的 SDI 引脚，以此类推。在设计时，需要考虑内部通信时序，建议 (t_{cycle(SS)}(max.) < 136 mu s)。

封装和订购信息

封装信息

提供 PowerSO - 36 和 TFQFPN32 两种封装形式，以满足不同的应用需求。

订购信息

型号	封装	包装形式
ISO808A	PowerSO - 36	管装
ISO808A - 1	PowerSO - 36	管装
ISO808ATR	PowerSO - 36	卷带包装
ISO808ATR - 1	PowerSO - 36	卷带包装
ISO808AQTR	TFQFPN32	卷带包装
ISO808AQTR - 1	TFQFPN32	卷带包装

总结

ISO808A/ISO808A - 1 固态继电器以其丰富的功能、优秀的电气特性和可靠的保护机制，为高电感负载的驱动和控制提供了理想的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，合理选择封装形式和包装方式，并注意电源设计、反向极性保护、菊花链连接等设计要点，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用这些器件时是否遇到过一些独特的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。