STMicroGuard 八通道高側智能電源固態繼電器采用STMicroelectronics VIPower技術設計而成。該繼電器可以驅動一側接地的多個負載。兩款 IC 的工作電壓范圍均為10.5V至36V，自帶低電流、一個并聯或4-wire SPI控制接口、一個4x2 LED矩陣以及一個配備峰值電流控制環路模式的微功耗降壓開關穩壓器。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics 八通道側智能功率固態繼電器數據手冊.pdf

特性

• 10.5V至36V電壓工作范圍
• 帶遲滯功能的UVLO
• 單個通道輸出電流：0.7A或1.0A（IPS8200HQ或IPS8200HQ-1）
• 低電流強度：關閉狀態（1mA）和開啟狀態（5.3mA）
• 5V和3.3V兼容I/O
• 邏輯側SPI或并行側的可選接口
• 5MHz SPI（8位或16位），具有輸出使能端口、菊花鏈拓撲和MCU凍結檢測功能
• 100mA直流/直流，帶集成自舉二極管和可調輸出電壓
• 4x2 LED矩陣，用于高效輸出態LED驅動
• 驅動所有類型負載（電阻、電容和電感）
• 單個通道過載及短路保護
• 單個通道/獨立過熱保護
• 電感負載的快速去磁（Vout鉗位）
• 過壓保護（VCC 鉗位）
• GND失效保護
• 電源良好性（電源電壓電平）診斷
• 開漏輸出（open-drain output）常見故障
• IC報警溫度檢測
• VFQFPN-48L (8mm x 6mm) 封裝
• 符合IEC61131-2、IEC61000-4-2、IEC61000-4-4以及IEC 61000-4-5標準

方框圖

?IPS8200HQ/HQ-1 八通道高邊智能功率固態繼電器技術解析?

一、產品概述與核心特性

?IPS8200HQ? 與 ?IPS8200HQ-1? 是意法半導體基于 ? VIPower? ? 技術開發的單片八通道高邊驅動器，專用于驅動一端接地的各類負載。工作電壓范圍覆蓋 ?10.5V 至 36V?，具備超低功耗特性（關態1mA/開態5.3mA），支持?并行控制?或?4線SPI接口?，集成?4×2 LED矩陣?和?峰值電流控制模式的微功率降壓開關穩壓器?。

核心優勢特性：

• ?雙模式接口?：通過 SEL2 引腳選擇 SPI 或并行控制模式
• ?高效SPI通信?：最高 5MHz 時鐘頻率，支持 8 位/16 位數據幀，具備?校驗功能?、?菊花鏈連接?和?MCU凍結檢測?
• ?多類型負載兼容?：電阻性、電容性、電感性負載全支持
• ?全方位保護機制?：逐通道過載/短路保護、獨立過溫保護、快速感性負載退磁
• ?智能診斷系統?：電源良好診斷、公共故障開漏輸出、IC警告溫度檢測
• ?工業標準認證?：滿足 IEC61131-2、IEC61000-4-2/4/5 等電磁兼容標準

二、關鍵電氣參數解析

2.1 功率輸出規格

2.2 保護功能閾值

• ?欠壓鎖定?：9.5V(typ) 開啟 / 9V(typ) 關閉
• ?結溫關斷?：180°C(typ) 觸發 / 160°C(typ) 恢復
• ?外殼溫度保護?：130°C(typ) 關斷 / 110°C(typ) 重置
• ?退磁電壓鉗位?：VCC - 50V(typ) @ IOUT = 0.5A, LLOAD ≥ 1mH

三、接口控制模式詳解

3.1 SPI 模式配置

當 ?SEL2 = H? 時，設備進入SPI控制模式。關鍵引腳功能重定義如下：

? 8位模式 (SEL1 = L) ?

• SDI 作為串行數據輸入，CLK 上升沿采樣
• SDO 輸出故障狀態幀，CLK 下降沿更新
• SS 下降沿鎖定輸出狀態，上升沿執行指令

? 16位模式 (SEL1 = H) ?

• 前8位控制輸出通道（1=開啟）
• 后8位包含奇偶校驗位及擴展診斷信息
• 支持?看門狗定時器?編程，超時自動進入復位狀態

3.2 菊花鏈拓撲

通過將主控器 MOSI 連接至首芯片 SDI，首芯片 SDO 連接至下一級 SDI，實現多器件級聯，顯著減少布線復雜度。

四、集成電源管理單元

4.1 降壓開關穩壓器

• ?輸出能力?：100mA 連續電流
• ?可調輸出電壓?：通過 FB 引腳設置，支持3.3V/5V及更高電壓
• ?保護特性?：集成過載和短路保護，峰值電流控制環路確保穩定運行

4.2 輸出電壓配置

• ?3.3V輸出?：FB引腳直接連接VREG
• ?5V輸出?：FB引腳通過電阻分壓器設置

4.3 外部供電靈活性

在部分應用中可選擇關閉內部DC-DC，通過外部電源為VREG供電，提升系統設計靈活性。

五、熱管理與保護策略

5.1 多層溫度保護

• ?通道級保護?：單個通道過溫時自動關閉，溫度恢復后重新啟用
• ?全局保護?：外殼溫度超過閾值時，過載通道關閉，其他通道正常運行
• ?熱滯后設計?：避免保護電路在臨界點頻繁切換，提升系統穩定性

5.2 PCB散熱設計

• ?熱阻指標?：結殼熱阻 1°C/W，結環熱阻 25°C/W
• ?散熱建議?：使用適當面積和厚度的PCB銅層進行散熱設計。

六、典型應用場景

6.1 工業自動化

• 可編程邏輯控制器（PLC）輸出模塊
• 工業PC外圍輸入/輸出
• 數控機床接口驅動

6.2 LED狀態指示

通過內建4×2 LED矩陣驅動器，實現8個輸出通道狀態的?高效率LED指示?，通過外部電阻調整LED驅動電流至7mA以內。