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TPSI3052-Q1 汽车级增强型隔离开关驱动器技术解析

科技观察员 ? 2025-08-29 11:39 ? 次阅读
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Texas Instruments TPSI3052/TPSI3052-Q1隔离式开关驱动器与外部电源开关结合使用时会完全集成,形成一个完全隔离的固态继电器 (SSR)。 凭借15V的标称栅极驱动器电压和1.5/3.0A的峰值灌电流和拉电流,可以选用多种外部电源开关来满足广泛的应用范围。TPSI3052/TPSI3052-Q1根据初级侧接收的电源产生自己的次级偏置电源,因此无需隔离式次级电源偏置。此外,TPSI3052/TPSI3052-Q1还可以选择性地为外部支持电路供电,以满足各种应用需求。TPSI3052-Q1器件符合AEC-Q100汽车应用标准。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPSI3052,TPSI3052-Q1隔离式开关驱动器数据手册.pdf

特性

  • 无需隔离式次级电源
  • 驱动外部功率晶体管或SCR
  • 5kVRMS 增强型隔离
  • 具有1.5A/3A峰值拉电流和灌电流的15V栅极驱动
  • 适用于外部辅助电路的最高50mW电源
  • 支持交流或直流开关
  • 支持两线或三线模式
  • 支持功能安全:
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
  • 七个功率传输电平,电阻可选
  • 符合AEC-Q100汽车应用标准:
    • 器件温度等级1 TA:–40°C至125°C
  • 安全相关认证
    • 计划:符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 标准的7071VPK 增强型隔离
    • 计划:符合UL 1577标准长达1分钟的5kVRMS 隔离

框图

1.png

应用示意图

2.png

TPSI3052-Q1 汽车级增强型隔离开关驱动器技术解析

一、产品概述

TPSI3052-Q1是德州仪器(TI)推出的一款革命性汽车级隔离式开关驱动器,集成了15V栅极驱动电源,专为需要高可靠性隔离的汽车应用设计。该器件采用8引脚SOIC封装(DWZ),尺寸仅7.5mm×5.85mm,满足空间受限的严苛应用环境。

?核心优势?:

  • ?集成电源解决方案?:无需隔离次级电源,简化系统设计
  • ?强大驱动能力?:15V栅极驱动电压,1.5A/3.0A峰值源/灌电流
  • ?汽车级认证?:符合AEC-Q100 Grade 1标准(-40°C至+125°C)
  • ?增强型隔离?:通过7071VPK DIN EN IEC 60747-17认证
  • ?灵活配置?:支持7级可编程功率传输调节

二、关键特性详解

1. 创新性架构设计

TPSI3052-Q1采用?集成变压器耦合技术?,通过89MHz高频载波(典型值)实现:

  • 功率传输效率优化
  • 采用扩频技术改善EMI性能
  • 同时传输控制信号和电源

?双工作模式支持?:

  • ?两线模式?:6.5V至48V宽输入范围,仅需EN和VSSP两根控制线
  • ?三线模式?:3V至5.5V独立供电,支持标准使能和单脉冲使能(TPSI3052S-Q1)

2. 隔离性能参数

参数测试条件规格单位
最大重复峰值隔离电压DIN EN IEC 60747-171414VPK
最大瞬态隔离电压UL 15777070VPK
最大浪涌隔离电压油中测试12000VPK
工作隔离电压UL 15775000VRMS
污染等级-2-
气候类别-40/125/21-

3. 栅极驱动特性

  • ?输出电压?:13.9V至16.2V(典型值15V)
  • ?峰值驱动电流?:上升沿1.5A,下降沿3.0A
  • ?传播延迟?:
    • 三线模式:tLH_VDRV 4.5μs(max),tHL_VDRV 3μs(max)
    • 两线模式:tLH_VDRV 185μs(typ),tHL_VDRV 3μs(max)
  • ?输出阻抗?:高电平2.5Ω(max),低电平1.7Ω(max)

三、汽车电子应用方案

1. 电池管理系统(BMS)

  • 高压接触器驱动
  • 预充电电路控制
  • 电池组隔离监测

2. 电驱动系统

3. 与传统方案的对比优势

参数TPSI3052-Q1机械继电器光耦方案
寿命>1百万次10万次50万次
开关速度μs级ms级μs级
隔离耐压5kVRMS2.5kVRMS3.75kVRMS
温度范围-40~125°C-40~85°C-40~110°C

四、设计注意事项

  1. ?PCB布局要点?:
    • 栅极驱动回路面积最小化
    • VDDH/VDDM去耦电容就近放置
    • 隔离区下方避免走线(保持开槽)
  2. ?启动时序控制?:
    • 两线模式:VEN需在VVDDP达到2.7V前达到VIH_EN
    • 三线模式:VEN应在VVDDP稳定后使能
  3. ?安全认证支持?:
    • 提供完整的功能安全文档
    • 符合ISO 26262 ASIL等级设计支持
    • 包含FMEA分析和FIT率数据
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