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(dòng)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(shí)現(xiàn)，用于驅(qū)動(dòng)一側(cè)接地的任何負(fù)載。每個(gè)通道的獨(dú)立保護(hù)、熱關(guān)閉和自動(dòng)重啟功能結(jié)合了主動(dòng)通道電流限制，從而保護(hù)器件免受過(guò)載。

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

處于過(guò)載狀態(tài)下的通道會(huì)過(guò)熱，并自動(dòng)關(guān)閉和重新開(kāi)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(dá)到TCSD，則過(guò)載通道關(guān)閉，只有在外殼溫度降至TCR時(shí)才重新啟動(dòng)。在不止一個(gè)通道過(guò)載的情況下，重新啟動(dòng)過(guò)載通道的工作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，以避免電源產(chǎn)生高峰值電流。非過(guò)載（非過(guò)熱）通道繼續(xù)正常工作。

四個(gè)開(kāi)漏STATUSX輸出引腳指示每個(gè)通道過(guò)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(hù)
• 每通道過(guò)熱保護(hù)
• 熱外殼保護(hù)
• 熱外殼復(fù)位時(shí)不同時(shí)重啟通道
• 驅(qū)動(dòng)各種類型的負(fù)載（電阻、電容、電感負(fù)載）
• GND失效保護(hù)
• 帶遲滯的欠壓關(guān)閉
• 過(guò)壓保護(hù)（VCC 鉗位）
• 極低供電電流
• 每通道開(kāi)漏熱故障引腳
• 5 V和3.3 V兼容I/O
• 電感性負(fù)載的快速去磁
• 設(shè)計(jì)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(dá)±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(chǎng)定位?

IPS4140HQ系列是STMicroelectronics基于VIPower?技術(shù)開(kāi)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(shì)：

• ?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(jí)負(fù)載需求。
• ?全保護(hù)設(shè)計(jì)?：每通道獨(dú)立集成短路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)（TTSD 150-190°C）、欠壓鎖定（7-10.5V）及VCC鉗位過(guò)壓保護(hù)（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(jī)制避免多通道過(guò)載時(shí)的電流沖擊（TCSD 125-135°C觸發(fā)保護(hù)）。

?二、關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)?

? 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(kāi)漏輸出需上拉至3.3V。
• ?電源設(shè)計(jì)?：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(gè)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(hù)實(shí)現(xiàn)?

• ?過(guò)流響應(yīng)?：觸發(fā)后自動(dòng)進(jìn)入"熱振蕩"模式（TTSD與TR間循環(huán)開(kāi)關(guān)），直至故障解除。
• ?反向極性防護(hù)?：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(jì)與PCB建議?

• ?散熱優(yōu)化?：
  • 底部散熱焊盤(pán)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(shí)，建議環(huán)境溫度≤85°C（RθJA=27°C/W）。
• ?EMI控制?：
  • 開(kāi)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(fù)載需并聯(lián)快恢復(fù)二極管（如STMPS1L30）加速消磁（VDEMAG可達(dá)VCC-52V）。

?四、工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用驗(yàn)證?

• ?PLC模塊?：通過(guò)IEC61000-4-5浪涌測(cè)試（±25kV ESD防護(hù)），適合驅(qū)動(dòng)電磁閥等感性負(fù)載。
• ?數(shù)控機(jī)床?：多通道非同步重啟特性有效避免伺服電機(jī)群控時(shí)的電源沖擊。
• ?診斷功能?：STATUSX引腳可直接連接MCU GPIO，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障上報(bào)（響應(yīng)延遲<35μs）。