Beschädigtes TPL7407LA-Transistor-Array (*aktualisiert mit Oszilloskop-Testbildern*)

Eingänge: BRAKE-IN, TURN-IN, REVERSE-IN, PARK-IN Ausgänge: BRAKE-PARK-LED-GND, TURN-ON, REVERSE-LED-GND, BRAKE-PARK-LED-GND

Anwendung Wir haben uns für den TPL7407LA von Texas Instruments entschieden, um LED-Gruppen für eine Fahrzeugbeleuchtungslösung anzusteuern. Die Eingänge des TPL7407LA sind mit +12 VDC Eingangssignalen verbunden, um das Einschalten der Ausgänge des TPL7407LA auszulösen. Diese Ausgänge ziehen Strom von Gruppierungen von Automobil-LEDs durch den TPL7407LA.

EINGÄNGE

BRAKE-IN +12VDC-Signal vom mechanischen Bremsschalter des Fahrzeugs

TURN-IN +12VDC-Signal vom elektronischen Blinkerschalter des Fahrzeugs ODER Thermowarnschalter (je nachdem, welcher aktiviert ist)

REVERSE-IN +12VDC-Signal vom mechanischen Rückwärtsschalter des Fahrzeugs

PARK-IN +12VDC-Signal vom mechanischen Scheinwerferschalter des Fahrzeugs

GND Masse des Fahrzeugs

COM An 9-V-Schiene angeschlossen. Die 9-V-Schiene versorgt auch LED-Gruppen mit Strom.

AUSGÄNGE

BRAKE-PARK-LED-GND (O1/O2) Gemeinsame LED-Masse von Bremslicht-LED-Gruppierung

TURN-ON Verbunden mit Mikrocontroller-Pin. Pullup-Widerstand an 5-V-Schiene installiert, um Floating zu verhindern. Die 5-V-Schiene ist auch mit dem Stromversorgungsstift des Mikrocontrollers verbunden. RÜCKWÄRTS-LED-GND Gemeinsame LED-Masse von Rückfahrlicht-LED-Gruppierung

BRAKE-PARK-LED-GND (O6) Gemeinsame LED-Masse von Bremslicht-LED-Gruppierung. Inline-Widerstand, der verwendet wird, um Leistung abzuleiten und letztendlich die Helligkeit der LED-Gruppierung zu verringern.

Anwendung Wir haben uns für den TPL7407LA von Texas Instruments entschieden, um LEDs für eine Fahrzeugbeleuchtungslösung anzusteuern. Die Eingänge des TPL7407LA sind mit +12 VDC Eingangssignalen verbunden, um das Einschalten der Ausgänge des TPL7407LA auszulösen. Diese Ausgänge ziehen Strom von Gruppierungen von Automobil-LEDs durch den TPL7407LA.

Problem Beim Anlegen von Strom an den TPL7407LA auf dem Prüfstand funktionieren die Ein- und Ausgänge des TPL7407LA wie erwartet. Die Stromversorgung des Prüfstands erfolgt in diesem Szenario über ein generisches einstellbares Netzteil, das auf 12,5 VDC eingestellt ist. Der TPL7407LA senkt insgesamt maximal etwa 1,0 A, wenn alle Eingänge in den TPL7407LA mit den gegebenen +12 VDC-Eingängen aktiviert werden.

Bei der Installation unseres Produkts in einem Fahrzeug verlaufen die Tests größtenteils wie erwartet, mit Ausnahme des Szenarios, in dem mehr als einer der +12-VDC-Eingänge in den TPL7407LA hoch geht. Das Fahrzeug stellt die geschalteten +12-VDC-Leistungseingangsauslöser über mechanische OEM-Fahrzeugschalter bereit (Bremslicht-Druckknopfschalter, elektronischer Blinker, Warnblinkanlage usw.).

Wir stellen fest, dass, wenn mehrere Transistoren aktiviert werden (normalerweise sowohl von den Brems- als auch von den +12-VDC-Signaleingängen), nach der Deaktivierung der Leitungen - bei der nächsten Aktivierung der Leitungen alle Ausgänge aktiviert werden, unabhängig davon, welcher einzelne Transistor aktiviert wird . Ich glaube, dass dies ein Symptom für ein beschädigtes Transistorarray ist, und wir sind uns nicht sicher, warum dieser Zustand auftritt.

Wir haben seitdem ein ULQ2003AQDRQ1-Äquivalent in Automobilqualität bestellt, um zu sehen, ob dieses Teil für diese Anwendung widerstandsfähiger ist als das TPL7407LA, aber es ist immer noch sehr bizarr für uns, warum dieses Transistorarray in dieser Art von Umgebung beschädigt werden sollte.

TPL7407LA Datenblatt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpl7407la.pdf

Aktualisieren

Wir konnten ein Oszilloskop kaufen und verwenden, und hier waren unsere Ergebnisse:

TURN-IN Aktiv (elektronischer Blinker), keine Diode am Eingang

TURN-IN Aktiv (elektronischer Blinker), keine Diode am Eingang

TURN-IN Aktiv (thermischer Blinker), keine Diode am Eingang

TURN-IN Aktiv (thermischer Blinker), keine Diode am Eingang

TURN-IN Active (elektronischer Blinker), Diode am Eingang hinzugefügt

TURN-IN Active (elektronischer Blinker), Diode am Eingang hinzugefügt

TURN-IN Aktiv (thermischer Blinker), Diode am Eingang hinzugefügt

TURN-IN Aktiv (thermischer Blinker), Diode am Eingang hinzugefügt

TURN-IN aktiv (thermischer Blinker), BRAKE-IN aktiv, Diode am Eingang hinzugefügt

TURN-IN aktiv (thermischer Blinker), BRAKE-IN aktiv, Diode am Eingang hinzugefügt

PARK aktiv (Scheinwerferschalter), Diode am Eingang hinzugefügt

PARK aktiv (Scheinwerferschalter), Diode am Eingang hinzugefügt

Ich sehe also 9 V in Ihrem Diagramm und 12 V in Ihrem Text. Was ist mit Schutzdioden und Leitung über diese? Gibt es solche Dioden? Wenn ja, ist es möglich, dass das Verhalten auf sie zurückzuführen ist? (Nur eine zufällige Frage, ohne das Datenblatt zu holen, da ich mich gerade etwas faul fühle.)
@jonk Siehe aktualisiertes Foto - Ich habe ursprünglich das falsche Foto hochgeladen.
Ich denke immer noch an die gleichen Fragen. Natürlich sehe ich jetzt auch 5 V über einen Widerstand. Bei all diesen Schienen stelle ich mir noch mehr Fragen vor.
Warum hat nur einer der LED-Ausgänge einen Begrenzungswiderstand? Warum hat man einen 7,5k-Pullup (ausgerechnet auf +5)? Wenn das keine LED ist (die viel Strom benötigt), warum haben Sie diese Leitung verdoppelt und nicht den REVERSE-Kanal?
Die Fahrzeuge liefern +12 V von der Batterie, unsere Regler reduzieren diese auf 9 V für die LEDs und 5 V für den Mikrocontroller. Wir haben keine mit diesem Gerät verbundenen Schutzdioden. Nur einer der LED-Ausgänge hat einen Widerstand auf dieser Leitung, weil wir Leistung abführen müssen, um die Helligkeit der LEDs zu reduzieren, wenn der PARK-IN-Eingang aktiv ist (dies ist die gleiche Gruppierung von LEDs, die der BRAKE-IN aktiviert). Die aufgedoppelten Leitungen sind LEDs für höheren Strombedarf.
Im Datenblatt gibt es mehrere Warnungen zum COM-Spannungsanschluss. IMO sollten Sie dies an die Vbatt-Versorgung (12,5 V) und nicht an Ihre heruntergeregelten 9 V gebunden haben. Es kann sein, dass Sie den RDS(on) des Geräts einschränken und es beschädigen.
Der TURN-ON-Ausgang ist mit einem Mikrocontroller-Pin verbunden. Der 7,5k-Widerstand ist mit 5V verbunden, um den Pin hoch zu ziehen, damit er nicht schwebt, wenn der Transistorausgang ausgeschaltet ist. Diese Verbindung muss nicht verdoppelt werden, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies Probleme verursacht.
Die Versorgungsspannung für die LEDs ist die gleiche 9V, die an das Transistorarray angeschlossen ist. Könnte eine höhere Spannung am MOSFET-Gate als am MOSFET-Ausgang Probleme verursachen? Vielleicht ist es das, was Sie mit Ihrem Rds_on-Kommentar beschreiben?
@JackCreasey Ich habe am Wochenende über deinen Kommentar nachgedacht. Die geregelte +9V-Quelle ist die Stromquelle für die LEDs, die derselbe Knoten ist, der mit dem COM-Pin des Transistorarrays verbunden ist. Das einzige mögliche Problem, das ich sehen kann, ist die Tatsache, dass das +12-V-Signal am Eingang des Transistors eine höhere Spannung hat als die +9 V am COM-Pin. Würde dies ein Problem verursachen? Ich kann anscheinend nichts im Datenblatt finden, das dies bestätigen würde.
Update: Ich habe Oszilloskopbilder der transienten Eingänge und Ergebnisse hinzugefügt. Wir sehen einige ernsthafte Probleme mit der Sperrspannung ohne eine Diode in Reihe und Spannungsspitzen auf Leitungen, die nicht aktiviert werden sollen.

Antworten (2)

Im Gegensatz zu Bipolartransistoren sind Mosfet-Eingangsstufen hochohmig, was normalerweise ein Vorteil ist, manchmal aber auch Nachteile mit sich bringt. In lauten Umgebungen wie Automobilanwendungen werden häufig energetische Transienten in Leitungen eingekoppelt, und je höher die Impedanz am Ende der Leitung ist, desto mehr Spannung wird durch die Energie eines Transienten erzeugt.

Was benötigt wird, ist ein Mittel, um kurze Energiestöße zu zerstreuen, und Klemmdioden sind für diese Aufgabe hervorragend geeignet. Dioden sind ziemlich robust und es ist schwierig, eine in kurzer Zeit zu beschädigen.

Ich schlage vor, Sie versuchen, jeden Ihrer Eingänge mit mindestens einer Diode zu klemmen, Kathode an Eingang und Anode an Masse. Dadurch wird die negative Spannungsauslenkung auf einen Diodenabfall unter der Erde begrenzt und die Energie aller Transienten kann in der Diode abgeführt werden.

Wie Sie festgestellt haben, stellt der Versuch, eine Diode zum Blockieren eines Transienten zu verwenden, diesen mit einer hohen Impedanz dar, die hohe Spannungsspitzen verursacht, bis der Transient einen Weg findet, seine Energie abzubauen.

Wenn Sie ganz sicher gehen wollen, können Sie auch eine andere Diode verwenden, Anode zum Eingang und Kathode zu einer positiven Schiene, um die positiven Ausschläge der Eingänge auf einen Diodenabfall über dieser Schiene zu klemmen, obwohl das TPL7407-Datenblatt angibt, dass es Überspannung gibt Schutz an seinen Eingängen. In jedem Fall ist es in der Regel besser, Spitzen in billigen, robusten Komponenten wie Dioden abzubauen, als in einem IC.

Ich verstehe, dass das Hinzufügen zusätzlicher Komponenten den Sinn der Verwendung eines ICs für Ihren Low-Side-Treiber teilweise zunichte macht, aber ein paar Dioden an den richtigen Stellen können Ihnen viel Kummer ersparen.

Ich vermute, Ihr Problem ist eines der Layouts. Wenn die Chipmasse unter die MCU-Masse springt, können Sie die absolute maximale Eingangsspannung von -300 mV leicht überschreiten. Das kann bei Ihren relativ großen Strömen zu einem Latchup führen.

Ich schlage Vorwiderstände an jedem Eingang im 1K-Bereich vor.

Sie sind vielleicht etwas nah am maximalen Gesamtstrom, mit allen 7 aktivierten Ausgängen und einem relativ bescheidenen Ta von 70 ° C, sind Sie im PW-Paket auf etwas mehr als 150 mA pro Ausgang begrenzt, aber ich glaube nicht, dass das passiert Ihre Bench-Tests.

Danke für den Vorschlag. Wir haben das noch nicht ausprobiert, aber wir konnten das Oszilloskop an die Eingänge des Transistorarrays bringen und haben festgestellt, dass die Sperrspannung von -44 VDC auf einer der Leitungen definitiv den Schaden am Array verursacht. Wir haben seitdem 1N4001-Dioden in Reihe zu diesen Eingängen hinzugefügt, um dieses Problem zu lösen, aber es dringt immer noch über die Diodendurchbruchspannung hinaus und reduziert letztendlich die Sperrspannungsspitze auf ungefähr -6 VDC. Ich werde die oben genannten Bilder hinzufügen, sobald ich herausgefunden habe, wie es in diesem Thread geht.
Beschädigtes TPL7407LA-Transistor-Array (*aktualisiert mit Oszilloskop-Testbildern*)
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