BTS3018TC Datasheet Rev. 1.0

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Automotive Power

Datasheet

 
Rev. 1.0, 2015-02-11

BTS3018TC

18 mOhm single channel smart low side power switch for 12V & 24V Application 

HITFET

Smart Low Side Power Switch

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

2

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

1

Overview  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3

2

Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

2.1

Terms  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

3

Pin Configuration  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .   6

3.1

Pin Assignment BTS3018TC   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

3.2

Pin Definitions and Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

4

General Product Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

4.1

Absolute Maximum Ratings   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

4.2

Functional Range -- some values are links to other values in document  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

4.3

Thermal Resistance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

4.3.1

Transient Thermal Impedance (Zth)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

4.4

Package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

5

Input and Power Stage  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1

Input Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1.1

Failure Feedback  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.2

Power stage  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.2.1

Output On-state Resistance   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.2.2

Output Timing   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

5.3

Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

6

Protection Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

6.1

Thermal Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

6.2

Overvoltage Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

6.3

Short Circuit Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  20

6.4

Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

7

Package Outlines BTS3018TC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

8

Revision History  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   23

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

PG-TO263-3-2

Type

Package

Marking

BTS3018TC

PG-TO263-3-2

3018TC

Datasheet

3

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

HITFET - BTS3018TC
Smart low side power switch
 

BTS3018TC

 

1

Overview

Features

Short circuit and over load protection

Thermal shutdown with latchbehavior

ESD protection

Over voltage protection

Logic level input suitable for 5V and 3.3V

Analog driving possible

12V and 24V usability

Green Product (RoHS compliant)

AEC Qualified

Description

The BTS3018TC is a single channel low-side MOSFET power switch in  PG-TO263-3-2 (D²PAK) package
providing embedded protective functions. 
The device is monolithically integrated with a N channel vertical power FET and embedded protection functions.
The BTS3018TC is automotive qualified and can be used in 12V and 24V automotive and industrial applications.

Protective Functions

Electrostatic discharge protection (ESD)

Active clamp over voltage protection

Thermal shutdown with latching behavior

Over load and Short circuit protection 

Current limitation

Table 1

Product Summary

Output voltage

1)

1) Active clamped

V

OUT

60 V

Maximum Input Voltage

V

IN

10 V

Maximum On-State resistance at 150°C at 5V input voltage

R

DS(ON)

44 m

Ω

Typical On-State resistance at 25°C and 5V input voltage

R

DS(ON)

18 m

Ω

Nominal load current 

I

L(NOM)

6.0 A

Minimum current limitation level at 85°C and 10V input voltage

I

L(LIM)_85

30.0 A

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

4

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

Overview

Analog Fault Information

Thermal shutdown

Short to Battery

Overload

Applications

Designed for inductive and lamp loads in automotive and industrial applications.

12V and 24V applications

All types of resistive, inductive and capacitive loads

Replaces discrete circuits

Detailed Description

The device is able to switch all kind of resistive, inductive and capacitive loads, limited by 

E

AS

 and maximum

current capabilities.
The BTS3018TC offers ESD protection on the IN Pin which refers to the Source pin (Ground).
The overtemperature protection prevents the device from overheating due to overload and/or bad cooling
conditions. The temperature information is given by a temperature sensor in the power MOSFET. During thermal
shutdown the device sinks an increased input current at the IN pin to feedback the fault condition.
The BTS3018TC has a thermal-latch function. The device will turn off and stay off, even after the measured
temperature has dropped below the thermal hysteresis. After cooling down the device can be switched on again
by toggling the IN pin.
The over voltage protection gets activated during load dump or inductive turn off conditions. The power MOSFET
is limiting the drain-source voltage, if it rises above the 

V

OUT(CLAMP).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

Block Diagram

Datasheet

5

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

2

Block Diagram

Figure 1

Block Diagram

2.1

Terms

Figure 2

 shows all external terms used in this data sheet. 

Figure 2

Naming of electrical parameters

Drain

Source

IN 

Over-

voltage

Protection

Gate 

Driving

Unit 

ESD 

Protection

Over-

temperature

Protection

Over-

current 

limitation

BlockDiagram.emf

V

BAT

GND

Terms.emf

IN

V

BAT

V

IN

I

IN

R

IN

Source

I

Source

Z

L

I

L, 

I

D

V

OUT, 

V

DS

Drain

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

6

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

Pin Configuration

3

Pin Configuration

3.1

Pin Assignment BTS3018TC

Figure 3

Pin Configuration PG-TO263-3-2

3.2

Pin Definitions and Functions

Table 2

Pin definition and functions

(top view )

4 (Tab)

1

3

2

Drain

Pin

Symbol

Function

1

IN

Input and fault feedback

2,4

Drain

Load connection for power DMOS

3

Source

Ground, Source of power DMOS

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

General Product Characteristics

Datasheet

7

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

4

General Product Characteristics 

4.1

Absolute Maximum Ratings

Note: Stresses above the ones listed here may cause permanent damage to the device. Exposure to absolute 

maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

Note: Integrated protection functions are designed to prevent IC destruction under fault conditions described in the 

data sheet. Fault conditions are considered as “outside” normal operating range. Protection functions are 
not designed for continuous repetitive operation

Absolute Maximum Ratings

1)

T

J

 = -40 

°C to +150 °C; all voltages with respect to ground, positive current flowing into pin 

(unless otherwise specified)
Table 3

Absolute maximum ratings

1) Not subject to production test, specified by design.

Pos.

Parameter

Symbol Limit Values Unit

Test Conditions

Min.

Max.

Voltages
4.1.1

Output voltage

V

OUT

60

V

2)

 V

IN

 = 0 V, 

I

L

 = 10 mA

2) Active clamped.

4.1.2

Output voltage for short circuit protection

V

OUT(SC)

36

V

V

IN

 = 5 V

4.1.3

Input Current 

I

IN

self limited

mA

-0.2 V < 

V

IN

 < 10 V

-2

 2

mA

V

IN

 < -0.2 V 

or 

V

IN

 > 10 V

4.1.4

Load Current

I

L

30

A

3)

 

3) Active limited

Energies
4.1.5

Unclamped single pulse inductive energy 
single pulse

E

AS

1.9

J

I

L(0)

 =

 

7.0A

V

BAT

 = 28 V;

T

J(0)

 = 150 

°C

Temperatures
4.1.6

Operating temperature

T

J

-40

 +150

°C

4.1.7

Storage temperature

T

STG

-55

 +150

°C

ESD Susceptibility
4.1.8

ESD Resistivity

V

ESD

-2

2

kV

HBM

4)

4) ESD susceptibility, “JEDEC HBM” according to ANSI/ESDA/JEDEC JS001

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

8

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

General Product Characteristics

4.2

Functional Range 

Table 4

Functional range

Note: Within the functional range the IC operates as described in the circuit description. The electrical 

characteristics are specified within the conditions given in the related electrical characteristics table.

4.3

Thermal Resistance

Note: This thermal data was generated in accordance with JEDEC JESD51 standards. 

For more information, go to 

www.jedec.org

.

Table 5

Thermal resistance

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Max.

4.2.1

Input pin voltage (device ON)

V

IN

2

10

V

4.2.2

Output voltage

V

OUT

2.5

36

V

4.2.3

Input pin current consumption

I

IN(NOR)

30

µA

normal operation

4.2.4

Input pin feedback current

I

IN(FAULT)

1400

µA

fault indication

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Typ.

Max.

4.3.5

Junction to Case

R

thJC

0.7

K/W

1)

 

2)

4.3.6

Junction to Ambient (2s2p)

R

thJA(2s2p)

25

K/W

1)

 

3)

4.3.7

Junction to Ambient 
(1s0p+600mm

2

 Cu)

R

thJA(1s0p)

45

K/W

1)

 

4)

1) Not subject to production test, specified by design 
2) Specified 

R

thJC

 value is simulated at natural convection on a cold plate setup (all pins are fixed to ambient temperature). 

T

a

 = 25 

°C. Device is loaded with 1W power.

3) Specified 

R

thJA

 value is according to Jedec JESD51-2,-7 at natural convection on FR4 2s2p board; 

The product (Chip+Package) was simulated on a 76.2 x 114.3 x 1.5 mm board with 2 inner copper layers 
(2 x 70

μm Cu, 2 x 35 μm Cu). 

T

a

 = 25 

°C, Device is loaded with 1W power.

4) Specified 

R

thJA

 value is according to Jedec JESD51-2,-3 at natural convection on FR4 1s0p board; 

The product (Chip+Package) was simulated on a 76.2 x 114.3 x 1.5 mm board with additional heatspreading copper area 
of 600mm

2

 and 70

μm thickness. 

T

a

 = 25 

°C, Device is loaded with 1W power.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

General Product Characteristics

Datasheet

9

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

4.3.1

Transient Thermal Impedance

Figure 4

Typical transient thermal impedance Z

thJA

 = f(t

p

) , T

a

 = 25 °C

Value is according to Jedec JESD51-3,-5,-7 at natural convection on FR4 2s2p board; 

4.4

Package

Table 6

.Package

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1000

Z

thJ

A

[K/W]

time [sec]

(I)   1s0p-footprint
(II)  1s0p-300mm²
(III) 1s0p-600mm²
(IV) 2s2p

(I)

(II)

(III)

(IV)

Pos.

Parameter

Value

Test Conditions

4.4.1

Moisture Sensitivity Level 

JESD20-D1

MSL1

– 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3018TC-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

10

Rev. 1.0, 2015-02-11

 

 

HITFET - BTS3018TC

Smart low side power switch

Input and Power Stage

5

Input and Power Stage

5.1

Input Circuit

Figure 5

 shows the input circuit of the BTS3018TC. The Zener Diode Z

D

 protects the input circuit against ESD

pulses. The internal circuitry is powered via the input pin. During normal operation the Input is connected to the
Gate of the power MOSFET. During fault condition the device sinks the current 

I

IN(FAULT)

 to give the fault

information back to the driving circuit. The current handling capability of the driving circuit does not influence the
device behavior as long as the supply current 

I

IN

 is supplied.

Figure 5

Input Circuit

Figure 6

 shows the typical input threshold voltage of the BTS3018TC.

Figure 6

Typical Input Threshold Voltage 

V

IN(TH)

 = f(

T

J

); 

I

L

 = 4.8mA , 

V

OUT

 = 13.5V

Input .emf

Source

Z

D

IN 

I

IN

Gate

Fault 
condition

I

INf

I

IS

Logic

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

-40

-10

10

35

55

75

95

115

135

150

V

in(th)

[V]

Tj [°C]

V

IN(TH)

[V]

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download