BTS3104SDR Datasheet Rev. 1.0

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Automotive Power

Datasheet

 
Rev. 1.0, 2009-12-06

HITFET - BTS3104SDR

104 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-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

2

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

1

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

2

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

2.1

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

3

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

3.1

Pin Assignment BTS3104SDR  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

3.2

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

4

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

4.1

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

4.2

Functional Range  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

4.3

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

4.3.1

Transient Thermal Impedance   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  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  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.1

Thermal Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.2

Overvoltage Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

6.3

Short Circuit Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

6.4

Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

7

Package Outlines BTS3104SDR   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  20

8

Revision History  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   21

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

PG-TO252-3-11

Type

Package

Marking

BTS3104SDR

PG-TO252-3-11

 

Datasheet

3

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

HITFET - BTS3104SDR
Smart low side power switch
 

BTS3104SDR

 

1

Overview

Features

Short circuit and over load protection

Thermal shutdown with restart behavior

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 BTS3104SDR is a single channel low-side MOSFET power switch in PG-TO252-3-11 package providing
embedded protective functions. 
The device is monolithically integrated with a N channel vertical power FET and embedded protection functions.
The BTS3104SDR is automotive qualified and can be used in 12V and 24V automotive and industrial applications.

Table 1

Product Summary

Drain voltage

1)

1) Active clamped

V

D

60 V

Maximum Input Voltage

V

IN

10 V

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

R

DS(ON)

323 m

Ω

Typical On-State resistance at 25°C and 10V input voltage

R

DS(ON)

104 m

Ω

Nominal load current

I

D(nom)

2.0 A

Minimum current limitation level

I

D(lim)

6 A

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

4

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

Overview

Protective Functions

Electrostatic discharge protection (ESD)

Active clamp over voltage protection

Thermal shutdown with restart behavior

Over load and Short circuit protection 

Current limitation

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 BTS3104SDR 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 BTS3104SDR has a thermal-restart function. The device will turn on again, if input is still high, after the
measured temperature has dropped below the thermal hysteresis.
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

DS(clamp).

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

Block Diagram

Datasheet

5

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

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

D

V

D

Drain

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

6

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

Pin Configuration

3

Pin Configuration

3.1

Pin Assignment BTS3104SDR

Figure 3

Pin Configuration PG-TO252-3-11

3.2

Pin Definitions and Functions

Pin

Symbol

Function

1

IN

Input and fault feedback

2,4

Drain

Load connection for power DMOS

3

Source

Ground, Source of power DMOS

(top view )

4 (Tab)

1

3

2

Drain

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

General Product Characteristics

Datasheet

7

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

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

4.2

Functional Range

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)

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

Pos.

Parameter

Symbol Limit Values Unit

Test Conditions

Min.

Max.

Voltages
4.1.1

Drain voltage

V

D

60

V

2)

 V

IN

 = 0 V, 

I

D

 = 10 mA

2) Active clamped.

4.1.2

Drain voltage for short circuit protection

V

D(SC)

36

V

V

IN

 = 5 V

R

SC

 = 200mOhm

L

SC

 = 5µH

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

Drain Current

I

D

6

A

3)

 

3) Active limited

Energies
4.1.5

Unclamped single pulse inductive energy 
single pulse

E

AS

50

mJ

I

D(Start)

 =

 

 4.5A

V

bat

 = 24 V;

T

J(start)

 = 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, HBM according to EIA/JESD 22-A114, Pin Source connected to Ground

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

Drain voltage

V

D

2.5

36

V

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

8

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

General Product Characteristics

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

.

4.2.3

Input pin current consumption

I

IN(ON)

30

µA

normal operation

4.2.4

Input pin feedback current

I

IN(lim)

300

µA

fault indication

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Typ.

Max.

4.3.5

Junction to Case

R

thJC

1.3

K/W

1)

 

2)

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.

4.3.6

Junction to Ambient (2s2p)

R

thJA(2s2p)

28

K/W

1)

 

3)

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.

4.3.7

Junction to Ambient 
(1s0p+600mm

2

 Cu)

R

thJA(1s0p)

48

K/W

1)

 

4)

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.

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Max.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

 

HITFET - BTS3104SDR

Smart low side power switch

General Product Characteristics

Datasheet

9

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

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 JESD51-2,-7 at natural convection on FR4 2s2p board; 
The product (Chip+Package) was simulated on a 76.2 x 114.3 x 1.5 mm³ board with 2 inner copper layers 
(2 x 70

μm Cu, 2 x 35 μm Cu). Device is dissipating 1 W power. 

.

0

4

8

12

16

20

24

28

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1000

10000

Zth_3104.emf

Z

thJ

A

   

  K

 / W

   

]

t

[ s ]

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3104SDR-DS-v01_00-EN-html.html
background image

 

Datasheet

10

Rev. 1.0, 2009-12-06

 

 

HITFET - BTS3104SDR

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 BTS3104SDR. 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

The following Figure shows the typical input threshold voltage of BTS3104SDR.

Figure 6

Typical Input Threshold Voltage 

V

inth

 = f(

T

J

); 

I

D

 = 1.2mA, 

V

D

 = 

V

IN

The following Figure shows the typical transfer characteristic of BTS3104SDR.

Input .emf

Source

Z

D

IN 

I

IN

Gate

Fault 
condition

I

INf

I

IS

Logic

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

-50

-25

0

25

50

75

100

125

150

T [°C]

V

IN

(t

h

)

 [ V

 ]

Vinth_3104.emf

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download