STMicroelectronics STPM801熱插拔電壓控制器提供集成式熱插拔、軟啟動和O型圈保護(hù)。這些保護(hù)功能可防止負(fù)載發(fā)生高壓瞬變，并在發(fā)生過壓事件時限制和調(diào)節(jié)輸出。其中包括通過控制外部N通道MOSFET兩端的壓降來控制負(fù)載突降。該器件還監(jiān)控輸入電源，以便在過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 條件下進(jìn)行保護(hù)。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STPM801熱插拔電壓控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

STMicro STPM801熱插拔電壓控制器包含一個集成式理想二極管控制器，它可以驅(qū)動第二個MOSFET（O型圈）以替代肖特基二極管，用于反向輸入保護(hù)和輸出電壓保持。

STPM801控制器可在整個MOSFET上實現(xiàn)正向壓降，并在電源故障、掉電或輸入短路等故障情況下最大限度地減少反向電流瞬變。STPM801支持必須符合汽車安全完整性等級 (ASIL) A-B-C-D 定義的功能安全要求的應(yīng)用，具體取決于應(yīng)用TSR。

STPM801采用緊湊型5mm x 5mm VFQFN-32封裝，節(jié)省PCB空間，無需外部元件。該器件可在4V至65V的寬電源電壓范圍內(nèi)工作，具有25μA低靜態(tài)電流，可確保耐受汽車電氣危險，并在車輛斷電時最大限度地減少電池消耗。

特性

• 符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
• 單通道
• 寬輸入電壓范圍：4V至65V
• 反向輸入保護(hù)：-65V
• 兩個外部N溝道MOSFET預(yù)驅(qū)動器
  • 一個軟起動功能
  • 一個O型圈特性
• 靜態(tài)電流<50μA（WAKE低時）
• 集成電荷泵
• 輸入過壓保護(hù)
• 輸入欠壓保護(hù)
• 輸出過流保護(hù)
• 符合16750 AC紋波測試要求（50Hz至25kHz）
• 可調(diào)節(jié)軟起動，帶外部電容器
• 按照ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，支持ASIL D應(yīng)用

框圖

STPM801 熱插拔電壓控制器技術(shù)解析與應(yīng)用指南?

?一、產(chǎn)品概述與核心特性?

STPM801是一款汽車級高壓熱插拔、軟啟動和理想二極管（oring）控制器，采用32引腳VFQFN封裝（5×5 mm）。其主要特性包括：

1. ?寬電壓工作范圍?：
   • 輸入電壓范圍：4V至65V
   • 反向輸入保護(hù)：-65V
   • 兼容12V/24V汽車電源系統(tǒng)
2. ?雙通道MOSFET驅(qū)動?：
   • 兩路外部N溝道MOSFET預(yù)驅(qū)動器：
     • 一路實現(xiàn)軟啟動功能
     • 一路實現(xiàn)理想二極管功能
   • 集成電荷泵，確保柵極驅(qū)動能力
3. ?全面保護(hù)機制?：
   • 輸入過壓（OV）和欠壓（UV）保護(hù)
   • 輸出過流（OC）保護(hù)
   • 符合ISO 16750交流紋波測試要求（50Hz-25kHz）
4. ?功能安全支持?：
   • 基于ISO 26262開發(fā)，支持ASIL D應(yīng)用

?二、核心功能架構(gòu)解析?

?1. 電源管理與工作模式?

• ?VB電源輸入?：主供電引腳，支持4V至40V全參數(shù)保證，40V至60V僅保證功能完整性
• ? 喚醒控制（WAKE） ?：
  • 高電平（>2.1V）使能器件
  • 低電平（<1.4V）進(jìn)入關(guān)斷模式
  • 內(nèi)置1ms濾波器，防止誤觸發(fā)

?2. 電壓監(jiān)測與保護(hù)?

• ? 欠壓保護(hù)（UV） ?：
  • 閾值：上升沿1.2V，下降沿1.0V
  • 檢測到欠壓時，關(guān)斷HGATE和DGATE輸出
• ? 過壓保護(hù)（OV） ?：
  • 閾值：上升沿1.2V，下降沿1.0V
• ?檢測原理?：通過外部電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，將VB電壓分壓后與內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)比較

?3. 功率開關(guān)控制?

• ? 熱插拔預(yù)驅(qū)動器（HGATE） ?：
  • 驅(qū)動電壓：VB=4.5V時5V，VB=14V時9-13V
  • 軟啟動時間：通過外部電容（最大100nF）設(shè)定
  • 拉電流：20-55μA
  • 灌電流：50-120mA
• ? 理想二極管預(yù)驅(qū)動器（DGATE） ?：
  • 調(diào)節(jié)電壓：15-47mV（維持MOSFET正向壓降）
  • 快速導(dǎo)通比較器閾值：60-130mV

?三、關(guān)鍵保護(hù)功能詳解?

? 1. 過流保護(hù)（OVC）與短路保護(hù)（STG） ?

• ?正常模式?（VOUT > STG閾值）：
  • OVC閾值：50-62.5mV
  • 濾波器時間：80-100μs
• ?短路模式?（VOUT < STG閾值）：
  • OVC閾值：19-32mV
  • 自動重試機制：最大32次重試

?2. 電荷泵系統(tǒng)?

• ?輸出電壓?：典型值VB+11.8V（VB=14V時）
• ?關(guān)鍵電容?：
  • 飛跨電容（C1、C2）：80-120nF
  • 儲能電容（CTANK）：176-264nF
• ?欠壓保護(hù)?：
  • 釋放閾值：4.5-5.5V
  • 濾波器時間：7-12μs

?3. 熱保護(hù)?

• ?熱關(guān)斷閾值?：165-185℃
• ?遲滯范圍?：典型10℃

?四、待機模式功能?

STPM801支持待機模式以降低功耗，關(guān)鍵特性如下：

• ?電流消耗?：5-9mA（待機模式）
• ?功能簡化?：
  • 禁用部分診斷功能
  • 理想二極管調(diào)節(jié)精度降低
  • 無快速上拉功能
• ?進(jìn)入條件?：需在STBY_IN引腳施加特定模式：
  • T0時間：160-240μs（低電平）
  • T1時間：80-120μs（高電平）

?五、典型應(yīng)用設(shè)計?

?1. 單線應(yīng)用場景?

• ?熱插拔MOSFET?（MHS）：控制主電源通斷
• ?理想二極管MOSFET?（MOR_n）：防止反向電流

?2. 雙線應(yīng)用場景?

支持兩條電源線并聯(lián)，實現(xiàn)冗余供電：

• 輸出電壓為兩條電源線電壓的"或"邏輯
• 檢測到反向電壓時關(guān)斷相應(yīng)理想二極管

?3. 參考物料清單?

• ?輸入電容?：CIN1=10nF，CIN2=4.7μF
• ?輸出電容?：COUT1=270μF，COUT2=4.7μF
• ?TVS保護(hù)?：SM30T39CAY（雙向）

?六、設(shè)計注意事項?

?1. 布局建議?

• 功率路徑（VB→MOSFET→OUT）需短而寬
• 去耦電容盡量靠近芯片引腳
• 散熱考慮：通過PCB銅箔實現(xiàn)熱管理

?2. 故障處理?

• ?鎖存故障清除?：需要將WAKE引腳置低1ms后重新置高

?3. 參數(shù)選擇?

• ?MOSFET選擇?：需根據(jù)電流和電壓要求，考慮STPM801的驅(qū)動參數(shù)

?七、封裝與熱特性?

• ?封裝類型?：VFQFN-32（5×5×0.9mm）
• ?熱阻參數(shù)?：
  • 結(jié)到環(huán)境熱阻（RθJA）：35℃/W（2s2p電路板）