JAJU944 August   2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   参照情報
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 用語
    2. 1.2 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 TPS1213-Q1 45V、低 IQ、車載用ハイサイド スイッチ コントローラ、低消費電力モードおよび可変負荷ウェークアップ トリガ付き
      2. 2.3.2 INA296x-Q1 AEC-Q100、-5V～110V、双方向、1.1MHz、8V/μs、超高精度電流センス アンプ
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 低消費電力モードに関する考慮事項
    2. 3.2 プリチャージ回路に関する考慮事項
    3. 3.3 短絡保護
    4. 3.4 LM74704-Q1 対応
    5. 3.5 ヘッダー
      1. 3.5.1 INA296B-Q1 構成用ヘッダー
      2. 3.5.2 TPS1213-Q1 構成用ヘッダー
    6. 3.6 ソフトウェアに関する考慮事項
      1. 3.6.1 ヒューズ チャネルの定義
      2. 3.6.2 ソフトウェア機能
    7. 3.7 オプションの出力 TVS ダイオード
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 ソフトウェア
    3. 4.3 テスト構成
    4. 4.4 テスト結果
      1. 4.4.1 状態遷移
      2. 4.4.2 低消費電力モードでのシステム IQ
      3. 4.4.3 プリチャージ テスト
      4. 4.4.4 過電流保護
      5. 4.4.5 PWM 過電流
      6. 4.4.6 短絡保護
      7. 4.4.7 温度テスト
      8. 4.4.8 CISPR-25 エミッション テスト
        1. 4.4.8.1 伝導エミッション テスト
        2. 4.4.8.2 放射エミッション テスト
        3. 4.4.8.3 結果のまとめ
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 レイアウト プリント
      4. 5.1.4 Altium プロジェクト
      5. 5.1.5 ガーバー ファイル
      6. 5.1.6 アセンブリの図面
    2. 5.2 ドキュメントのサポート
    3. 5.3 サポート・リソース
    4. 5.4 商標
  12. 6著者について

2.2 設計の考慮事項

TPS1213-Q1 ハイサイド スイッチ コントローラは、nLPM および INP 制御入力を使用して、外部メイン パワー パス FET と外部低消費電力パス FET を駆動できます。nLPM と INP を使用して低消費電力パス FET とメイン パワー パス FET を制御する方法については、表 3-2 を参照してください。

表 2-1 TPS1213-Q1 の INP と nLPM の真理値表
パラメータ

INP (Low)

INP (High)
nLPM (Low) nLPM を Low にプルすると、TPS1213-Q1 は強制的に低消費電力モードに入り、低消費電力パス FET (Q3) が駆動され、自動負荷ウェークアップが有効化されます。 nLPM を Low にプルすると、TPS1213-Q1 は強制的に低消費電力モードに入り、低消費電力パス FET (Q3) が駆動され、自動負荷ウェークアップが有効化されます。
nLPM (High) nLPM を High にプルすると、TPS1213-Q1 は強制的にアクティブ モードに入ります。INP を Low にプルすると、メイン パワー パスの FET (Q2) がターンオフします。 nLPM が High の場合、INP を High にプルすると、メイン パワー パス (Q2) がターンオンします。

車両の状態について議論する場合、低消費電力パスを使用することは、車両を駐車 (キーオフ) モードにして消費電力を最小化することと似ています。車が走行しているとき、ECU は通常動作を行う必要があるため、より大きな電流負荷をサポートおよび保護するためにメイン パスが使われます。TPS1213-Q1 は、構成可能な負荷ウェークアップ スレッショルドを負荷電流が上回った際に、低消費電力モードからアクティブ モードに素早く移行するため、自動負荷ウェークアップ機能も備えています。すべての部品は、低消費電力モード動作時に IQ が最小化されるように選択されています。低消費電力モードで INA296B-Q1 を無効化し、システムの IQ をさらに低減するため、TPS22919-Q1 ロード スイッチを使用しました。

大きな突入電流を発生させる容量性負荷に備えて、低消費電力パスのゲートにゲート スルーレート制限回路が追加されているため、起動時にゲートをゆっくりと High に駆動することで、負荷コンデンサを充電できます。この方法を使って負荷コンデンサをプリチャージすることで、このリファレンス デザインで定義されている各種時間電流特性によって、突入電流が制限され、誤シャットダウンが防止されます。

I2t ヒューズ アルゴリズムを実装するため、INA296B-Q1 および MSPM0L1306-Q1 デバイスを選択しました。INA296B-Q1 は高精度電流検出機能を備えており、その出力は MSPM0L1306-Q1 の ADC ペリフェラルに入力されます。アクティブ モードの電流を常に監視することで、過負荷イベントが発生した際に、ソフトウェア ベースの I2t ヒューズ アルゴリズムに従って出力が即座にシャットダウンされ、ワイヤ ハーネスと負荷が保護されます。このリファレンス デザインには TPS1213-Q1 による短絡保護機能も備わっています。TPS1213-Q1 はメイン FET の VDS を監視し、ハードウェアで構成可能な値を VDS が上回ると、フォルトを知らせます。

最後に、INA296B-Q1 は単方向と双方向の両方の電流検出機能を備えているため、抵抗性、容量性、誘導性負荷を含む各種の負荷にこのリファレンス デザインは適しています。TPS1213-Q1 を使うと、逆電流を監視できますが、電源に逆電流が流れるようにするには、LM74704-Q1 理想ダイオード制御を除去する必要があります。