TPSI2140-Q1 是一款隔離式固態繼電器，專為高壓汽車和工業應用而設計。TPSI2140-Q1 將 TI 的高可靠性電容隔離技術與內部背靠背 MOSFET 相結合，形成一個完全集成的解決方案，無需次級側電源。
*附件：tpsi2140-q1.pdf

該器件的初級側僅由 9 mA 的輸入電流供電，并包含一個故障安全 EN 引腳，可防止對 VDD 電源進行反向供電。在大多數應用中，器件的 VDD 引腳應連接到 5 V–20 V 之間的系統電源，器件的 EN 引腳應由邏輯 HI 在 2.1 V–20 V 之間的 GPIO 輸出驅動。在其他應用中，VDD 和 EN 引腳可以直接由系統電源或 GPIO 輸出一起驅動。TPSI2140-Q1 的所有控制配置都不需要額外的外部元件，例如電阻器和/或低側開關，而這些元件通常是光繼電器解決方案中需要的。

次級側由背靠背 MOSFET 組成，從 S1 到 S2 的斷態電壓為 ±1.2 kV。TPSI2140-Q1 MOSFET 的雪崩穩健性和熱敏封裝設計使其能夠穩健地支持系統級介電耐壓測試 （HiPot） 和高達 2 mA 的直流快速充電器浪涌電流，而無需任何外部元件。

特性

• 適用于汽車應用
  • AEC-Q100 1 級：-40 至 125°C T A
• 集成雪崩額定 MOSFET
  • 設計并認證過壓條件下的可靠性，包括系統級介電耐壓測試 （Hi-Pot）
    • I AVA = 2mA（5 秒脈沖），1 mA（60 秒脈沖）
  • 1200V 斷態電壓
  • R 導通 = 130-Ω （T J = 25°C）
  • T 開、T 關 < 700μs
• 初級側電源電流低
  • 9mA 導通狀態電流
  • 3.5μA OFF 狀態電流
• 功能安全能力
  • 提供有助于 ISO 26262 和 IEC 61508 系統設計的文檔
• 堅固的隔離柵：

  • 1000 V RMS / 1500 V 直流工作電壓下的預計使用壽命為 26 年

  • 隔離額定值，V ISO，高達 3750 V RMS / 5300 V DC
  • 峰值浪涌，V IOSM，高達 5000 V
  • ± 100V/ns 典型值 CMTI
• SOIC 11 引腳 （DWQ） 封裝，具有寬引腳，可提高熱性能
  • 爬電距離和電氣間隙≥ 8 mm（初級-次級）
  • 爬電距離和間隙≥ 6 mm（跨開關端子）
• 安全相關認證
  • （計劃中）DIN VDE V 0884-11：2017-01 標準
  • （計劃中）UL 1577 組件認可計劃

參數

方框圖

1. 產品概述

TPSI2140-Q1是一款針對高壓汽車和工業應用設計的隔離固態繼電器。它集成了TI的高可靠性電容隔離技術和內部背對背MOSFET，形成一個完全集成的解決方案，無需次級側電源供應。

2. 關鍵特性

• ?高電壓隔離?：支持高達±1200V的隔離電壓。
• ?高可靠性?：專為汽車應用設計，符合AEC-Q100 Grade 1標準，工作溫度范圍為-40°C至125°C。
• ?雪崩魯棒性?：集成的MOSFET具有2mA的雪崩額定值，支持系統級耐壓測試（HiPot）。
• ?小型封裝?：11引腳SOIC（DWQ）封裝，尺寸為10.3mm × 7.5mm。

3. 功能描述

• ?隔離控制?：通過電容隔離屏障實現初級側和次級側之間的電氣隔離。
• ?失效安全輸入?：使能輸入為失效安全設計，無需與VDD引腳電源域相同。
• ?寬電壓范圍?：初級側VDD電源范圍為4.5V至20V，使能引腳邏輯高電平范圍為2.1V至20V。
• ?高壓切換?：次級側支持從-1200V至1200V的高壓切換。

4. 應用領域

• ?高壓測量應用?：適用于需要跨隔離屏障或電隔離域切換的應用，如能量存儲系統（ESS）、太陽能板陣列、電動汽車（EV）充電器等。

5. 電氣特性

• ?雪崩電流?：IAVA最大為2mA（5秒間隔）和1mA（60秒間隔）。
• ?傳播延遲?：最大為200ns。
• ?輸出上升時間?：最大為600ns。
• ?輸入泄漏電流?：在±1500V CDM ESD條件下小于1μA。

6. 熱特性

• ?熱阻?：θJA（最大）為70°C/W。
• ?結溫范圍?：-40°C至150°C。

7. 封裝與尺寸

• ?封裝類型?：11引腳SOIC（DWQ）。
• ?尺寸?：10.3mm × 7.5mm。

8. 應用與實現

• ?典型應用?：提供了使用TPSI2140-Q1進行絕緣電阻監測的典型應用電路，包括電池V-參考架構和底盤地參考架構。
• ?布局指南?：提供了PCB布局指南，以確保在HiPot測試期間的最大熱性能。
• ?電源推薦?：建議在VDD引腳和GND引腳之間放置一個100nF的陶瓷電容器，以確保可靠的電源電壓。

9. 文檔與支持

• ?數據手冊?：提供了詳細的電氣特性、功能描述、應用信息和封裝信息等。
• ?支持資源?：包括TI E2E?支持論壇，提供快速驗證答案和設計幫助。