在電氣化與智能化浪潮中，高邊開關作為連接數字控制與物理執行器的關鍵，其性能至關重要。為滿足高端市場對性能、可靠性與智能化的極致需求，思瑞浦正式發布了新一代應用在車身電控的高端雙通道智能高邊開關TPW4020DQ。

01 國產領先的大功率單die高邊開關方案

TPW4020DQ的問世，標志著思瑞浦在智能功率器件領域實現了多項關鍵突破。它并非一個簡單的功率開關，而是一個集“驅動、感知、保護”于一體的智能功率管理與安全控制單元。產品的核心優勢源于創新的VDMOS + BCD集成工藝平臺與更全面的保護功能。國產高邊芯片的傳統方案中控制芯片和功率MOS芯片分開制造，在框架上通過打線互聯。該方案的不足在于打線引入額外的寄生參數，在高頻和大電流下對性能產生影響，可靠性不如單芯片集成方案。

TPW4020DQ是國產第一顆大功率單die高邊開關，將單通道導通阻抗降至20mΩ（常溫25°C）的行業領先水平，極大降低了導通損耗和發熱；同時優化了芯片布局和散熱，為集成高精度監控電路釋放了空間。TPW4020DQ保護功能的全面性與可靠性上對標國際領先廠商, 保護功能包括：過流/短路限流，以支持更嚴苛的大電容上電場景；絕對過熱自保護及熱梯度自保護；智能功率鎖止；電源/地反接功率管自保護；電源/輸出反接功率管自保護；丟地/丟電源自保護，過壓/欠壓保護等。

TPW4020DQ產品特性：

• 支持車載12V供電應用
• 供電電壓：4V–28V
• Typical導通阻抗20mΩ
• 每通道5A持續過流能力
• 輸出2A時，電流檢測精度達到±4%
• 具有Reverse On和Inverse On保護功能
• Lose of GND保護功能
• 工作溫度：-40 ℃至125 ℃
• 封裝：EQSOP14，與行業主流方案可直接Pin-to-Pin替換

圖1、TPW4020DQ系統內部框圖

超寬電源工作范圍，適配全場景車載電源

圖1為TPW4020DQ系統內部框圖，思瑞浦憑借高邊開關核心技術專利全覆蓋，TPW4020DQ實現了行業領先的性能參數：

工作電壓范圍寬達4-28V，集成了高精度的實時負載電流監控功能（在2A以上負載電流時，精度達到±4%）和多種電壓鉗位保護機制；

其單通道可持續輸出10A負載電流（常溫25°C），瞬態輸出電流能力高達50A，足以應對數倍于典型應用場景的浪涌電流如電機啟動場景。

獨特的保護機制實現大容性負載上電

將智能的Latch（鎖存）保護機制和獨特的Fault Retry機制有效結合，使其既能夠在檢測到持續的過流或過溫嚴重故障時，徹底關斷通道并鎖定，并需外部復位才能恢復開啟，有效防止故障擴大；又能夠支持大電容負載的上電，避免上電過程被Latch保護機制終止。
高標準可靠性測試，從容應對車載極端電壓沖擊

在測試驗證方面，TPW4020DQ還通過了ISO 7637-2、ISO16750-2標準車規波形測試、AEC-Q100-012重復短路可靠性測試和感性負載退磁Emax極限測試，其中AEC-Q100-012對高邊開關短路可靠性有著極高的要求，TPW4020DQ在輸出負載0uH/5uH電感的循環短路測試（>1000000次）后，仍能保證芯片的正常功能。此外，TPW4020DQ實現了Reverse On和Inverse On保護功能，前者可以在電源反接的情況下自動打開功率開關，后者可以在正常工作OUT反灌電流時仍保證功率開關不會被誤關斷，從而實現對功率開關的保護。

表1、TPW4020DQ主要指標對比

02 賦能客戶設計

在中高端市場上，高邊開關的需求繁雜多樣，但如何找準需求，精準提供符合客戶需求的產品，贏得市場認可，是芯片廠商在產品開發過程中的最大難題之一。

思瑞浦采用“性能對標為基礎，服務與成本為突破口”的策略，深入各行業挖掘核心痛點，開發貼合客戶需求的高邊開關產品。

在性能上，思瑞浦在導通阻抗、單die設計能力、穩定性等關鍵指標上都已經實現國內領先水平，導通阻抗低至20mΩ，同時單die設計方案相較于合封方案寄生參數更小、集成度更高，可滿足眾多類型場景需求，這是構建競爭優勢的基礎。

TPW4020DQ立足于工程師的實際設計需求，從四個方面構建了全方位的客戶價值。

成本優化與效率提升

20mΩ的超低導通阻抗直接降低了功耗與散熱成本，并采用EQSOP-14封裝，與國際主流競品引腳兼容，便于客戶快速替換與升級。內部集成地網絡節省了外部元件，降低了BOM成本與PCB占用，并進一步實現了電源反接耐受——即使在現場接線接反的意外情況下，芯片也能避免立即損壞，為系統提供了寶貴的容錯能力。

全場景的負載監控與線束可靠保護

實時高精度的電流監控、豐富的診斷與保護機制。以車載系統為例，其電動助力轉向電機、制動電磁閥、座椅調節電機、LED燈光系統等中依賴高精度電流反饋實現精準控制。高精度電流監測可以實時向域控MCU反饋負載的工作電流，MCU通過調整PWM占空比，精準控制電機扭矩、電磁閥開度、LED亮度等，實現更細膩的負載控制。同時，也能通過電流數據判斷負載是否正常工作（比如電磁閥是否正常吸合、電機是否堵轉），及時調整控制策略。

極端工作環境下的高系統魯棒性

車載環境存在強電磁干擾、電池電壓大幅波動（比如啟動時電壓驟降、拋負載時電壓驟升）、寬溫域變化等惡劣條件。VS-GND和VS-IS電壓鉗位能夠使芯片適應電壓驟變，避免引起系統故障。VDS電壓鉗位和限流機制、絕對溫度和溫度梯度保護機制能夠有效避免長距離布線在斷電/短路時因走線電感續流或過流而引起系統故障。

支持全生命周期的故障診斷與溯源

滿足ISO-26262功能安全的強制合規要求，在內部故障診斷的基礎上（過流診斷、絕對溫度與溫度梯度診斷），還可以憑借其高精度的電流監測有效區分正常波動與真實故障，避免誤觸發、漏觸發，提升系統在復雜環境下的穩定性。

03

關鍵應用場景，攻堅高端嚴苛應用

圖2、TPW4020DQ典型應用框圖

TPW4020DQ將過流/短路限流、絕對與梯度過熱保護、輸出開路檢測、丟地/丟電源保護、過壓/欠壓保護等完備的診斷與保護功能集成于一體。在實際應用中，扮演著三重角色——大功率負載驅動器、系統狀態監測器的和故障風險熔斷器。

TPW4020DQ是對可靠性、安全性有極致要求場景的理想選擇，其應用上可以覆蓋以下幾個方面：

新能源汽車熱管理與底盤控制：用于直接驅動電子水泵、電子油泵、主動懸架電磁閥等。TPW4020DQ峰值70A限流能力應對啟動沖擊，Latch保護在故障時快速隔離，高精度電流監控用于狀態監測與預測性維護，保障熱管理與行駛安全。

新能源汽車PDU與智能配電：在區域控制器中驅動PTC加熱器、鼓風機等TPW4020DQ電源反接保護特性，可避免裝配錯誤導致的模塊損壞，提升系統容錯性。

工業伺服驅動與機器人關節控制：用于驅動制動器、抱閘線圈等。TPW4020DQ出色的抗反電動勢能力和反復短路承受力，能確保急停、保持等動作的絕對可靠，保護設備與人員安全。

高端電源與能源基礎設施：在UPS、服務器電源中作為智能固態開關。超低損耗提升效率，精準電流監控用于負載管理與故障定位，強大保護實現故障快速隔離。

在復雜的工作環境中，一些故障更是對高邊開關本身提出更加嚴苛的要求。圖3以帶4.7uH電感hard short短路（AEC-Q100-012）故障為例，觸發限流保護過程開關電流峰值高達73A，隨后觸發溫度梯度保護機制（關閉功率開關），電感續流使功率開關VDS電壓達到鉗位電壓（接近40V），鉗位過程最大電流高打50A，極高的瞬間功率給高邊開關的可靠性帶來嚴峻的挑戰。

圖中TPW4020DQ在短路故障發生后開始計時，并通過溫度梯度保護機制不斷Retry，計時達到TRetry后將開關徹底關閉從而保護相關應用。

圖3、輸出帶4.7uH hard short短路測試

TPW4020DQ特別的故障Retry和Latch保護機制，實現智能功率鎖止，使其能夠支持更大電容負載的應用，圖4所示為TPW4020DQ通過內部限流與溫度保護控制的多次Retry過程，實現了輸出帶4.7mF電容的正常上電。而同樣條件下，國外競品帶4.7mF電容的上電波形如圖5所示。

圖4、TPW4020DQ輸出帶4.7mF電容上電

圖5、友商A輸出帶4.7mF電容上電

TPW4020DQ的推出，是思瑞浦在高端智能高邊開關領域的關鍵落子，精準響應了市場對高可靠性、高集成度國產功率器件的迫切需求，展現了思瑞浦以技術創新驅動，深耕汽車與工業核心市場的決心。

未來，思瑞浦將繼續圍繞系統級解決方案拓展產品組合，并與生態伙伴深化合作，致力于成為全球智能功率管理與驅動領域的領導品牌。同時，思瑞浦也持續為客戶提供從定制化方案設計、快速響應的技術咨詢到全生命周期供應鏈保障的端到端支持，加速客戶產品上市，共贏智能化未來。

目前思瑞浦已推出多款車規級高邊驅動芯片：

• TPS42Q20xQ：40V、4通道、2A/CH集成故障檢測報錯功能的高邊開關；
• TPS42S40xQ：40V、單通道、4A高精度電流檢測的高邊開關；
• TPW20400xQ：15V、4/2通道、0.6A/CH、支持I2C通信、符合功能安全標準的高邊開關。

未來思瑞浦將會推出更多的多通道帶SPI的通訊接口的高邊驅動，敬請期待！