1 概述

应用

•适用于电阻、电感和电容负载
•取代机电继电器、保险丝和分立电路
•最适用于具有高涌入电流的负载，如灯具
•适用于24V卡车+拖车和运输系统

基本特征

•双通道设备
•极低的备用电流
•3.3 V和5 V兼容逻辑输入
•静电放电保护（ESD）
•优化的电磁兼容性
•逻辑接地独立于负载接地
•断开状态下的极低功率DMO泄漏电流
•绿色产品（符合RoHS）
•AEC认证

说明

BTT6030-2EKB为32mΩ 双通道智能高压侧电源开关，嵌入PG-DSO-14-40 EP，外露Pad封装，提供保护功能和诊断。功率晶体管由带电荷泵的N沟道垂直功率MOSFET构成。该设备集成在Smart6 HV技术中。它是专门设计的驱动灯高达2*P21W 24V，以及LED在恶劣的汽车环境。

诊断功能

•两个多路复用通道的比例负载电流检测
•打开和关闭负载
•对蓄电池和接地短路
•过热
•短路时诊断信号稳定
•增强kILISk_{ILIS}kILIS对温度和负载电流的依赖性

保护功能

•欠压期间的稳定行为
•带外部元件的反极性保护
•在逻辑接地与外部元件断开时，确保负载关闭
•带闩锁的过热保护
•带外部元件的过压保护
•电压相关电流限制
•增强了对高达40米电缆的短路保护

2. 模块图

3. 引脚配置

3.1 引脚图

3.2 引脚定义和功能

3.3 电压和电流定义

5. 功率级

功率级采用带电荷泵的N沟道垂直功率MOSFET（DMOS）构成

5.1 输出导通电阻

导通电阻RDS（ON）R_{DS（ON）}RDS（ON）取决于电源电压和结温TJT_JTJ。图8显示了典型导通电阻的温度和电源电压的相关性。

5.2 电阻负载的开关特性

图9显示了切换电阻负载时的典型时序。

5.3 感性负载

5.3.1 输出箝位

当用高压侧开关感性负载时，电压VOUTV_{OUT}VOUT下降到地电位以下，因为电感会继续驱动电流。为了防止高电压引起的雪崩破坏器件，采用了一种电压钳位机制ZDS（AZ）Z_{DS（AZ）}ZDS（AZ），将负输出电压限制在一定的水平（VS−VDS（AZ））（V_{S}-V_{DS（AZ）}）（VS−VDS（AZ））。详见图10和图11。然而，最大允许负载电感是有限的。

5.3.2 最大负载电感

在感应负载退磁期间，能量必须在BTT6030-2EKB中耗散。这种能量可以
按下式计算：

5.4 反向电流能力

在反向电流的情况下，意味着输出端的电压VINVV_{INV}VINV高于电源电压VSV_SVS，电流IINVI_{INV}IINV将通过功率晶体管的体二极管从输出端流向VSV_SVS引脚（请参阅图13）。输出级遵循IN引脚的状态，除非在反转过程中IN引脚从OFF变为ON。在这种特殊情况下，输出级保持关闭，直到反向电流消失。然而，当前的IINVI_{INV}IINV不应高于IL（INV）I_{L（INV）}IL（INV）。否则，第二个通道可能会损坏，并且可以观察到不稳定的行为。如果受影响的通道断开，诊断将在断开时检测到开路负载。如果受影响的通道接通，诊断将在接通时检测到开路负载（超温信号被抑制）。在VINVV_{INV}VINV出现时，可以在未受影响的通道上观察到寄生诊断。之后，诊断有效并反映输出状态。在VINVV_{INV}VINV消失时，诊断是有效的，反映了输出状态。逆流时无保护功能。

6. 保护功能

该装置提供综合保护功能。这些功能旨在防止IC因数据表中所述的故障而损坏。故障条件被视为“超出”正常工作范围。保护功能既不适用于连续操作，也不适用于重复操作。

6.1 失去接地保护

如果模块失去接地且负载仍与接地相连，则无论管脚上施加的电压如何，设备都会通过自动关闭（以前打开时）或保持关闭来保护自身。
如果设备接地丢失，建议在微控制器和BTT6030-2EKB之间使用输入电阻，以确保通道关闭。
在模块或设备接地丢失的情况下，电流（IOUT（GND）I_{OUT（GND）}IOUT（GND））可以从图14所示的DMOS中流出。建议将ZGNDZ_{GND}ZGND作为与二极管串联的电阻器。

6.2 欠压保护

在VS（UV）V_{S（UV）}VS（UV）和VS（OP）V_{S（OP）}VS（OP）之间，触发欠压机制。VS（OP）V_{S（OP）}VS（OP）表示可以进行开关操作的最小电压。VS（UV）V_{S（UV）}VS（UV）表示开关可以保持的最小电压。如果电源电压低于欠压机制VS（UV）V_{S（UV）}VS（UV），则设备关闭（关闭）。一旦电源电压高于欠压机制VS（OP）V_{S（OP）}VS（OP），那么设备就可以打开。当开关打开时，保护功能可操作。然而，直到VSV_SVS在VNOMV_{NOM}VNOM范围内，诊断才有保证。
图15说明了欠压机制。

6.3 过电压保护

有一个集成的钳位机构用于过压保护（ZD（AZ）Z_{D（AZ）}ZD（AZ））。为了保证这种机制在应用中正常工作，齐纳二极管中的电流必须受到接地电阻器的限制。
图16显示了承受过电压问题的典型应用。在电源电压高于VS（AZ）V_{S（AZ）}VS（AZ）的情况下，功率晶体管导通，并且通过逻辑部分的电压被箝位。结果，内部地电位上升到VS−VS（AZ）V_S-V_{S（AZ）}VS−VS（AZ）。由于ESD齐纳二极管，引脚IN和DEN处的电势几乎上升到该电势，这取决于连接电路的阻抗。如果设备处于开启状态，在过压之前，BTT6030-2EKB保持开启状态。如果BTT6030-2EKB在过压之前关闭，则可以激活功率晶体管。在电源电压高于VBAT（SC）V_{BAT（SC）}VBAT（SC）低于VDS（AZ）V_{DS（AZ）}VDS（AZ）的情况下，输出晶体管仍然工作并跟随输入。如果至少有一个通道处于接通状态，则参数将不再得到保证，并且与标称电源电压范围相比，寿命将缩短。这尤其影响短路鲁棒性以及最大能量EASE_{AS}EAS能力

6.4 反极性保护

在极性相反的情况下，功率DMOS的寄生二极管会导致功耗。寄生二极管中的电流受到负载本身的限制。此外，进入接地路径和逻辑引脚的电流必须限制为第4.1章中所述的最大电流，并带有外部电阻器。图17显示了一个典型的应用程序。RGNDR_{GND}RGND电阻器用于限制装置齐纳保护中的电流。电阻器RDSELR_{DSEL}RDSEL、RDENR_{DEN}RDEN和RINR_{IN}RIN用于限制设备逻辑和ESD保护阶段的电流。RSENSER_{SENSE}RSENSE用于限制作为二极管的感测晶体管中的电流。RDSELR_{DSEL}RDSEL=RDSELR_{DSEL}RDSEL=RINR_{IN}RIN=RSENSER_{SENSE}RSENSE=10 kΩ的建议值. ZGNDZ_{GND}ZGND被推荐为与二极管串联的电阻器。在反极性期间，没有可用的保护功能。

6.5 过载保护

在过载的情况下，如冷灯丝的高涌流，或对地短路，BTT6030-2EKB提供了几种保护机制。

6.5.1 电流限制

在第一步，通过将电流限制到开关IL（SC）I_{L（SC）}IL（SC）中允许的最大电流，将开关中的瞬时功率保持在安全值。在此期间，DMOS温度升高，这影响了DMOS中的电流流动。电流限制值取决于VDSV_{DS}VDS。图18显示了电流限制作为漏极到源极电压函数的行为。

6.5.2 功率DMOS的温度限制

每个通道都包含一个绝对（TJ（SC）T_{J（SC）}TJ（SC））和一个动态（TJ（SW）T_{J（SW）}TJ（SW））温度传感器。任何一个传感器的激活都会导致过热通道关闭，以防止损坏。任何保护开关关闭锁定输出，直到温度达到图19所示的可接受值。
不执行重试策略，以便在DMOS温度足够冷却时，再次打开开关。只有IN引脚信号切换才能重新激活功率级(闩锁行为）

7. 诊断功能

出于诊断目的，BTT6030-2EKB在引脚IS处提供数字和模拟信号的组合。这些信号被称为传感器。如果通过DEN禁用诊断，引脚将变为高阻抗。在激活DEN的情况下，通过相关引脚DSEL启用/禁用通道X的感应电流。表7给出了真值表。

7.1 IS 引脚

BTT6030-2EKB提供在引脚IS处写入的检测电流。只要没有出现“硬”故障模式（对地短路/电流限制/过热/动态温升过高或断开负载），就会提供与负载电流成比例的信号（比率kILISk_{ILIS}kILIS=IL/IISI_L/I_{IS}IL/IIS）。完整的IS引脚和诊断机制如图20所示。检测的准确性取决于温度和负载电流。IS引脚通过引脚DSELD_{SEL}DSEL复用当前IIS（0）I_{IS（0）}IIS（0）和IIS（1）I_{IS（1）}IIS（1）。由于这种多路复用，klischannel0k_{lischannel0}klischannel0和kILISCHANNEL1k_{ILISCHANNEL1}kILISCHANNEL1之间的匹配得到了优化。由于ESD保护，在连接到VSV_SVS时，如果这些设备使用另一个电池供电，则不建议与其他设备共享IS引脚。其结果是，未提供的设备将通过所提供设备的IS引脚进行馈电

7.2 不同工作模式下的IS信号

表8给出了设备运行期间IS引脚状态的快速参考。

7.3 标称电流范围内的IS信号

图21显示了作为功率DMOS中负载电流函数的电流检测。通常，下拉电阻器R连接到IS引脚。这个电阻必须高于560Ω 限制感测电路的功率损耗。典型值为1.2 kΩ. 蓝色曲线表示理想的意义，假设一个理想的kILISk_{ILIS}kILIS因子值。红色曲线显示了设备在规定电流下在整个温度范围内提供的精度。

7.3.1 感测信号变化作为温度和负载电流的函数

在某些应用中，要求在标称电流IL（NOM）I_{L（NOM）}IL（NOM）的一半左右有更好的精度。为了达到这一精度要求，可以对应用程序进行校准。为避免在不同负载和温度条件下出现多个校准点，BTT6030-2EKB允许在额定负载电流（IL3I_{L3}IL3；TJT_JTJ=+25°C）。该降额由参数ΔkILISk_{ILIS}kILIS描述。图22显示了检测电流的行为，假设在+25°C的标称负载下有一个校准点。
蓝线表示理想的kILISk_{ILIS}kILIS比率。
绿线表示温度和电压参数的降额，假设在标称温度和标称蓄电池电压下有一个校准点。
红线表示未经校准的kILISk_{ILIS}kILIS精度。

7.3.2 IS信号时序

图23显示了设置和禁用检测期间的时序。

7.3.3 空载时的IS信号

7.3.3.1 打开负载输入诊断

如果通道打开，泄漏电流仍然可以流过开路负载，例如由于湿度。参数IL（OL）I_{L（OL）}IL（OL）给出了该泄漏电流的识别阈值。如果流出电源DMOS的电流IL低于此值，则如果选择了DEN（和DSEL），则设备会识别出故障。在这种情况下，感测电流低于IIS（OL）I_{IS（OL）}IIS（OL）。否则，最小检测电流在参数IIS（OL）I_{IS（OL）}IIS（OL）上给出。图24显示了该区域的感知电流行为。红色曲线表示典型的产品曲线。蓝色曲线显示理想的kILISk_{ ILIS}kILIS比率。

7.3.3.2 断开负载诊断

对于断开状态下的开路负载诊断，建议使用外部输出上拉电阻器（ROLR_{OL}ROL）。在计算上拉电阻值时，必须考虑漏电流和开路负载阈值电压VOL（OFF）V_{OL（OFF）}VOL（OFF）。图25给出了一个情况的草图。IleakageI_{leakage}Ileakage定义了整个系统中的泄漏电流，包括IL（关）I_{L（关）}IL（关）（见第5.5章）和外部泄漏，例如，由于湿度、腐蚀等引起的泄漏。。。。在应用程序中。
为了降低系统的待机电流，建议采用开路负载电阻开关SOLS_{OL}SOL。如果通道x关闭，输出不再被负载拉低，VOUTV_{OUT}VOUT电压上升到接近VSV_SVS。这被设备识别为开路负载。电压阈值由VOL（关）V_{OL（关）}VOL（关）给出。在这种情况下，感测信号切换到IIS（故障）I_{IS（故障）}IIS（故障）。
一个额外的RPD电阻器可以用来将R_{PD}电阻器可以用来将RPD电阻器可以用来将V_{OUT}$拉到0v。否则，输出引脚将浮动。该电阻器也可用于对蓄电池短路检测，参见第7.3.4章。

#7.3.3.3 开路负载诊断时序

图26显示了在打开或关闭状态下打开负载期间的定时。请注意，当应用开路负载进入非诊断请求时，必须在DEN上升边缘后尊重延迟tsIS(FAULTOLOFF)t_{ sIS(FAULT_OL_OFF)}tsIS(FAULTOLOFF)，否则诊断可能出错。

7.3.4 OUT对VSV_SVS短路时的IS信号

如果输出引脚和VSV_SVS引脚之间短路，则全部或部分（取决于短路负载电流的阻抗）将流过短路。因此，与正常操作相比，较低的电流将流过BTT6030-2EKB的DMOS，这可以在检测信号处识别。
断开时的开路负载检测电路也可用于区分对VSV_SVS的短路。在这种情况下，需要一个外部接地电阻$R_{SC_VS}，如图27所示。

7.3.5 过载时IS信号

过载条件是指从DMOS流出的电流达到电流限制和/或最大值
达到绝对动态温度摆动TJ（SW）T_{J（SW）}TJ（SW），和/或结温达到热平衡停堆温度TJ（SC）T_{J（SC）}TJ（SC）。详见第6.5章。
在这种情况下，当选择诊断时，由IIS（FAULT）I_{IS（FAULT）}IIS（FAULT）提供检测信号。
该器件具有热锁存特性，使得当超温或超动态温度条件消失时，仅当IN从低切换到高时，DMOS才被重新激活。如果DEN引脚被激活，并且DSEL引脚被选择到正确的通道，则检测跟随输出级。如果没有发生闩锁重置，即使DMOS关闭，设备仍保持在闩锁阶段，并且IS引脚上的IIS（FAULT）I_{IS（FAULT）}IIS（FAULT）。

7.3.6 逆流时IS信号

在反向电流的情况下，受影响通道的感测信号将在关闭状态下指示开路负载，在打开状态下指示开路负载。只要$I_{INV}电流不超过第5.4章中规定的最大值，则未受影响的通道指示正常行为。

8 输入引脚

8.1输入电路

输入电路与3.3和5伏微控制器兼容。输入引脚的概念是对电压阈值。如果输入引脚上的电压缓慢增加或减少，施密特触发器可避免任何未定义的状态。输出为关闭或打开，但不能处于线性或未定义状态。输入电路与PWM应用兼容。图28显示了等效输入电路。如果不需要该引脚，则必须将其保持打开状态，或者必须通过4.7 k接地线连接到设备接地（而不是模块接地）Ω 输入电阻器。

8.2 DEN/DSEL引脚

DEN/DSEL引脚启用和禁用设备的诊断功能。别针有相同的输入引脚的结构，请参阅图28。

8.3输入引脚电压

IN、DSEL和DEN使用具有滞后的比较器。开关发生在一个定义的区域，由VIN（L）MaxV_{IN（L）Max}VIN（L）Max.和VIN（H）MinV_{IN（H）Min}VIN（H）Min.阈值设置。开关发生的确切值未知，取决于过程和温度。为了避免串扰和寄生开关，实现了迟滞。这确保了一定的抗噪性。

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