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

數據手冊：*附件：STMicroelectronics IPS4140HQ四通道高側固態繼電器數據手冊.pdf

處于過載狀態下的通道會過熱，并自動關閉和重新開啟，以將其結溫保持在TTSD和TR之間。如果這種情況導致外殼溫度達到TCSD，則過載通道關閉，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，以避免電源產生高峰值電流。非過載（非過熱）通道繼續正常工作。

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
• 熱外殼復位時不同時重啟通道
• 驅動各種類型的負載（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
• 設計符合IEC61131-2、IEC61000-4-4和IEC61000-4-5標準
• ESD，符合IEC 61000-4-2標準，高達±25kV

框圖

IPS4140HQ四通道高側固態繼電器技術解析與應用指南?

?一、核心特性與市場定位?

IPS4140HQ系列是STMicroelectronics基于VIPower?技術開發的智能固態繼電器，采用QFN48L 8×6mm封裝，具備以下核心優勢：

• ?雙版本電流支持?：IPS4140HQ（0.6A/通道）和IPS4140HQ-1（1.0A/通道），覆蓋工業級負載需求。
• ?全保護設計?：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等工業電磁兼容標準。
• ?創新熱管理?：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觸發保護）。

?二、關鍵電路設計要點?

? 1. 典型應用電路（圖5） ?

• ?輸入控制?：IN1~IN4引腳需串聯10kΩ電阻匹配邏輯電平，STATUSX開漏輸出需上拉至3.3V。
• ?電源設計?：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個并聯引腳必須PCB短接以降低導通電阻（RDS(on)典型值0.08Ω）。

?2. 安全保護實現?

• ?過流響應?：觸發后自動進入"熱振蕩"模式（TTSD與TR間循環開關），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、熱設計與PCB建議?

• ?散熱優化?：
  • 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，建議環境溫度≤85°C（RθJA=27°C/W）。
• ?EMI控制?：
  • 開關頻率限制10kHz以內（圖7波形顯示tr/tf典型值8μs/4μs）。
  • 感性負載需并聯快恢復二極管（如STMPS1L30）加速消磁（VDEMAG可達VCC-52V）。

?四、工業場景應用驗證?

• ?PLC模塊?：通過IEC61000-4-5浪涌測試（±25kV ESD防護），適合驅動電磁閥等感性負載。
• ?數控機床?：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，實現實時故障上報（響應延遲<35μs）。