BTS3205N Datasheet Revision 1.1

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

HITFET - BTS3205N

Smart Low-Side Power Switch

 

Data Sheet, Rev. 1.1, September 2011

Automotive Power

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

Data Sheet

2

Rev. 1.1, 2011-09-01

1

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

2

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

2.1

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

3

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

3.1

Pin Assignment BTS3205N   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

3.2

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

4

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

4.1

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

4.2

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

4.2.1

Transient Thermal Impedance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

5

Block Description and Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1

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

5.1.1

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

5.1.2

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

5.1.3

Output On-State Resistance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.1.4

Power Dissipation   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

5.1.5

Output Timing   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

5.1.6

Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

6

Protection Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

6.1

Thermal Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

6.2

Overvoltage Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

6.3

Short Circuit Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

6.4

Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

7

Package Outlines BTS3205N  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

8

Revision History  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   20

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

PG-SOT-223-4

Type

Package

Marking

BTS3205N

PG-SOT-223-4

3205N

Data Sheet

3

Rev. 1.1, 2011-09-01

Smart Low-Side Power Switch
HITFET
 

BTS3205N

 

1

Overview

Features

Logic Level input

Short circuit and Overload protection

Current limitation

Input protection (ESD)

Thermal protection with auto restart

Compatible to standard Power MOSFET

Analog driving possible

Green Product (RoHS compliant)

AEC Qualified

Description

The BTS3205N is a one channel low-side power switch in PG-SOT-223-4 package providing embedded protective
functions. The device is monolithic integrated and consist of an N-channel power MOSFET transistor and
additional protection circuitry.

Table 1

Product Summary

Drain Voltage

V

D

42 V

1)

1) Active clamped

Input Voltage

V

IN(max)

10 V

Typical On-State Resistance at 

T

j

 = 25

°C and Vin = 10V

R

DS(ON,amb typ)

0.7

Ω

Maximum On-State Resistance at 

T

j

 = 150

°C and Vin = 10V

R

DS(ON,hot max)

1.9

Ω

Nominal Load Current

I

Dnom(min)

350 mA

Drain Current

I

D

600 mA

2)

2) Internally limited

Single Clamping Energy 

E

AS

65 mJ

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

Overview

Data Sheet

4

Rev. 1.1, 2011-09-01

Protective Functions

Electrostatic discharge protection (ESD)

Active clamp over voltage protection

Thermal shutdown with auto restart

Short circuit protection

Fault Information

Thermal shutdown

Short to Battery and overload

Applications

Designed for driving Relays in Automotive Applications

All types of resistive, inductive and capacitive loads

Suitable for loads with peak currents

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 BTS3205N offers ESD protection of the IN Pin in relation to the Source Pin.
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 tries to sink an increased input current to feedback the fault condition.
The BTS3205N has a thermal-auto-restart function, the device  will turn on again after the measured temperature
has dropped down for the thermal hysteresis.
The over voltage protection is active during load-dump or inductive turn off conditions. The power MOSFET is
limiting the Drain - Source voltage to the defined clamping voltage. This function is available regardless of the input
pin state.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

Data Sheet

5

Rev. 1.1, 2011-09-01

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

Block DiagramTerms

2

Block Diagram

Figure 1

Block Diagram

2.1

Terms

Figure 2

 shows all external terms used in this data sheet. 

Figure 2

Terms

Drain

Source

Over-

voltage

Protection

IN 

Gate 

Driving

Unit 

ESD 

Protection

BlockDiagram _3205N.emf

Over-

temperature

Protection

Overload 

detection and 

Current limiter

Terms.emf

V

IN

V

D

Source

 I

S

Drain

V

bb

R

L

IN

I

D

I

IN

V

bb

GND

R

in

BTS3205N

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

Pin ConfigurationPin Assignment BTS3205N

Data Sheet

6

Rev. 1.1, 2011-09-01

3

Pin Configuration

3.1

Pin Assignment BTS3205N

Figure 3

Pin Configuration PG-SOT-223-4

3.2

Pin Definitions and Functions

Pin

Symbol

Function

1

IN

Input / fault feedback

2, 4

Drain

Load connection

3

Source

Ground connection

1

IN

2

DRAIN

3

      SOURCE

DRAIN (TAB)

4

Pin_SOT 223.emf

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

Data Sheet

7

Rev. 1.1, 2011-09-01

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

General Product CharacteristicsAbsolute Maximum Ratings

4

General Product Characteristics 

4.1

Absolute Maximum Ratings

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

42

V

2)

 

V

IN

 = 0 V, 

I

D

 = 10 mA

2) Active clamped.

4.1.2

Input Voltage

V

IN

-0.2

10

V

4.1.3

Input Current

I

IN

self limited

mA

-0.2 V < 

V

IN

 < 10 V

4.1.4

-2

 2

mA

V

IN

 < -0.2 V 

or 

V

IN

 > 10 V

4.1.5

Drain Current

I

D

600

mA

3)

 

T

j

 = 25 

°C

3) Internally limited.

Energies
4.1.6

Unclamped single pulse inductive energy 
single pulse

E

AS

0

65

mJ

I

D

 = 350 mA;

V

bb

 = 28 V;

T

J(start)

 = 85 

°C

4.1.7

Unclamped single pulse inductive energy 
single pulse

30

mJ

I

D

 = 250 mA;

V

bb

 = 28 V;

T

J(start)

 = 150 

°C

4.1.8

Unclamped repetitive pulse inductive 
energy 1

×10

4

 cycles

E

AR

0

18

mJ

I

D

 = 200 mA; 

V

bb

 = 13.5 V;

T

J(start)

 = 105 

°C

4.1.9

Unclamped repetitive pulse inductive 
energy 1

×10

6

 cycles

13

mJ

I

D

 = 170 mA; 

V

bb

 = 13.5 V;

T

J(start)

 = 105 

°C

4.1.10

Total Power Dissipation

P

tot

0.78

W

4)

 

T

a

 = 85 

°C

4) Device mounted on PCB according EIA/JEDEC standard JESD51-7 (4-layer FR4, 76.2 mm

× 114.3 mm with buried 

planes). PCB is mounted vertical without blown air.

Temperatures
4.1.11

Operating temperature

T

J

-40

 +150

°C

4.1.12

Storage temperature

T

stg

-55

 +150

°C

ESD Susceptibility
4.1.13

Electrostatic discharge voltage 

5)

5) ESD susceptibility HBM according to EIA/JESD 22-A 114B, section 4.

V

ESD

-2

2

kV

IN Pin

R

 = 1.5 k

;

C

 = 100 pF;

T

J

 = 25 

°C

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

General Product CharacteristicsThermal Resistance

Data Sheet

8

Rev. 1.1, 2011-09-01

4.2

Thermal Resistance

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.

4.2.1

Transient Thermal Impedance

Figure 4

Typical Transient Thermal Impedance single pulse, 

Z

thJA

 and 

Z

thJC

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Typ.

Max.

4.2.1

Junction to Soldering Point 

R

thJC

42

K/W

1)

 

2)

1) Not subject to production test, specified by design.
2) Device mounted on PCB according EIA/JEDEC standard JESD51-7 (4-layer FR4, 76.2 mm

× 114.3 mm with buried 

planes). PCB is mounted vertical without blown air with 0.78W power dissipation generated  on the DMOS.

4.2.2

Junction to Ambient 

R

thJA

63

K/W

1)

 

2)

Zth_3205 N.emf

10

1

1

10

-1

10

-2

10

2

10

3

10

-3

10

-4

10

-5

15

0

30

45

60

75

90

Zt

h

 [ 

 

K

/

W

]

t

p

[ s ]

Z

thJC

Z

thJA

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

Data Sheet

9

Rev. 1.1, 2011-09-01

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

General Product CharacteristicsThermal Resistance

Figure 5

Typical Transient Thermal Impedance 

Z

thJA

 with different Duty cycles

Z

thJA

 = f(t

p

) , D = tp/T, T

a

 = 25 °C

Device mounted on PCB according EIA/JEDEC standard JESD51-7 (4-layer FR4, 76.2 mm

× 114.3 mm with 

buried planes). PCB is mounted vertical without blown air with 0.78W power dissipation generated  for single 
pulse on the DMOS

Z

th

J

A

 

[K

/W

]

10

-3

10

-2

10

-1

10

-1

10

-6

10

-5

10

-4

t

[s]

10

2

1

10

1

10

3

10

2

10

1

1

D = 0.5

D = 0.2

D = 0.1

D = 0.05

D = 0.02

D = 0.01

Single pulse

pulse_BTS3205 N.emf

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-BTS3205N-DS-v01_01-en-html.html
background image

 

 

Smart Low-Side Power Switch

BTS3205N

Block Description and CharacteristicsInput and Power Stage

Data Sheet

10

Rev. 1.1, 2011-09-01

5

Block Description and Characteristics

5.1

Input and Power Stage

5.1.1

Input Circuit

Figure 6

 shows the input circuit of the BTS3205N. The zener Diode protects the input circuit against ESD pulses.

The internal circuitry is supplied by the input PIN. During normal operation the Input is connected to the Gate of
the power MOSFET. During fault condition the device tries to sink the current 

I

INlim

 in order to give the fault

information back to the driving circuit.

Figure 6

Input Circuit

Figure 7

Typical Input Threshold Voltage 

V

inth

 = f(

T

J

); 

I

D

 = 50 

μA, 

V

D

 = 

V

IN

Figure 8

Typical Transfer Characteristic 

I

D

 = f(

V

IN

); 

V

D

 = 12 V, 

T

Jstart 

= 25 °C

Input.emf

Source

Z

D

IN

I

IN

Gate

Fault
condition

I

INlim

I

INnom

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

V

IN

(t

h)

 [ 

V

 ]

T [°C]

Vinth.emf

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0

1

2

3

4

5

I

D

 [ A

 ]

V

IN

 [ V ]

Transferchar.emf

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download