STMicroelectronics IPS4140HQ四通道高側(cè)智能功率固態(tài)繼電器是單片4通道驅(qū)動器，具有非常低的 RDS(on) 和每通道診斷功能。該IC采用STMicroelectronics VIPower?技術(shù)實現(xiàn)，用于驅(qū)動一側(cè)接地的任何負載。每個通道的獨立保護、熱關(guān)閉和自動重啟功能結(jié)合了主動通道電流限制，從而保護器件免受過載。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics IPS4140HQ四通道高側(cè)固態(tài)繼電器數(shù)據(jù)手冊.pdf

處于過載狀態(tài)下的通道會過熱，并自動關(guān)閉和重新開啟，以將其結(jié)溫保持在TTSD和TR之間。如果這種情況導(dǎo)致外殼溫度達到TCSD，則過載通道關(guān)閉，只有在外殼溫度降至TCR時才重新啟動。在不止一個通道過載的情況下，重新啟動過載通道的工作不會同時進行，以避免電源產(chǎn)生高峰值電流。非過載（非過熱）通道繼續(xù)正常工作。

四個開漏STATUSX輸出引腳指示每個通道過熱情況。

特性

• 工作輸出電流（每通道）
  • 0.6 A/IPS4140HQ
  • 1.0 A/IPS4140HQ-1
• 每通道短路保護
• 每通道過熱保護
• 熱外殼保護
• 熱外殼復(fù)位時不同時重啟通道
• 驅(qū)動各種類型的負載（電阻、電容、電感負載）
• GND失效保護
• 帶遲滯的欠壓關(guān)閉
• 過壓保護（VCC 鉗位）
• 極低供電電流
• 每通道開漏熱故障引腳
• 5 V和3.3 V兼容I/O
• 電感性負載的快速去磁
• 設(shè)計符合IEC61131-2、IEC61000-4-4和IEC61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)
• ESD，符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，高達±25kV

框圖

IPS4140HQ四通道高側(cè)固態(tài)繼電器技術(shù)解析與應(yīng)用指南?

?一、核心特性與市場定位?

IPS4140HQ系列是STMicroelectronics基于VIPower?技術(shù)開發(fā)的智能固態(tài)繼電器，采用QFN48L 8×6mm封裝，具備以下核心優(yōu)勢：

• ?雙版本電流支持?：IPS4140HQ（0.6A/通道）和IPS4140HQ-1（1.0A/通道），覆蓋工業(yè)級負載需求。
• ?全保護設(shè)計?：每通道獨立集成短路保護、過溫保護（TTSD 150-190°C）、欠壓鎖定（7-10.5V）及VCC鉗位過壓保護（52V）。
• ?兼容性?：支持3.3V/5V CMOS/TTL邏輯輸入，符合IEC61131-2等工業(yè)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。
• ?創(chuàng)新熱管理?：非同步通道重啟機制避免多通道過載時的電流沖擊（TCSD 125-135°C觸發(fā)保護）。

?二、關(guān)鍵電路設(shè)計要點?

? 1. 典型應(yīng)用電路（圖5） ?

• ?輸入控制?：IN1~IN4引腳需串聯(lián)10kΩ電阻匹配邏輯電平，STATUSX開漏輸出需上拉至3.3V。
• ?電源設(shè)計?：VCC引腳需布置10μF+100nF陶瓷電容組，抑制高頻噪聲；建議工作電壓10.5-36V。
• ?輸出布局?：各通道OUTX的3個并聯(lián)引腳必須PCB短接以降低導(dǎo)通電阻（RDS(on)典型值0.08Ω）。

?2. 安全保護實現(xiàn)?

• ?過流響應(yīng)?：觸發(fā)后自動進入"熱振蕩"模式（TTSD與TR間循環(huán)開關(guān)），直至故障解除。
• ?反向極性防護?：可選方案：
  ? 電阻方案：RGND ≥ VCC/250mA（如24V系統(tǒng)需96Ω/1W電阻）
  ? 二極管方案：選用VRRM >41V的肖特基二極管（如STPS1L40A）。

?三、熱設(shè)計與PCB建議?

• ?散熱優(yōu)化?：
  • 底部散熱焊盤需連接4層PCB的2oz銅地平面，熱阻RθJC僅1.5°C/W。
  • 多通道滿載時，建議環(huán)境溫度≤85°C（RθJA=27°C/W）。
• ?EMI控制?：
  • 開關(guān)頻率限制10kHz以內(nèi)（圖7波形顯示tr/tf典型值8μs/4μs）。
  • 感性負載需并聯(lián)快恢復(fù)二極管（如STMPS1L30）加速消磁（VDEMAG可達VCC-52V）。

?四、工業(yè)場景應(yīng)用驗證?

• ?PLC模塊?：通過IEC61000-4-5浪涌測試（±25kV ESD防護），適合驅(qū)動電磁閥等感性負載。
• ?數(shù)控機床?：多通道非同步重啟特性有效避免伺服電機群控時的電源沖擊。
• ?診斷功能?：STATUSX引腳可直接連接MCU GPIO，實現(xiàn)實時故障上報（響應(yīng)延遲<35μs）。