FULLY PROTECTED LOW SIDE SWITCH

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

February, 10

th

 2012 

Automotive grade

  
 

AUIPS7145R 

www.irf.com 

1

 

 

 

CURRENT SENSE HIGH SIDE SWITCH 

 

Features 

 

Suitable for 24V systems 

 

Over current shutdown

 

 

Over temperature shutdown

 

 

Current sensing 

 

Active clamp 

 

Reverse circulation immunization 

 

Low current 

 

ESD protection 

 

Optimized Turn On/Off for EMI 

Applications 

 

21W Filament lamp 

 

Solenoid 

 

24V loads for trucks 

Description 

The  AUIPS7145R  is  a  fully  protected  four  terminal  high 
side  switch  specifically  designed  for  driving  lamp.  It 
features  current  sensing,  over-current,  over-temperature, 
ESD protection and drain to source active clamp. The Ifb 
pin is used for current sensing. The over-current shutdown 
is higher than inrush current of the lamp. 

Product Summary 

 
Rds(on)              100m

 

max. 

Vclamp                       65V 
Current shutdown    20A min. 
 
 

 
 

Packages 

 

 

 
 

 
 

 
                                  DPak         
 

 

 

 

Typical Connection 

 

Out 

IPS 

IN 

2.5k 

Vcc 

Load 

Battery 

Input 

Power 

Ground 

Ifb 

Logic 

Ground 

Current feeback 

10k 

On 

Off 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

2

 

 

Qualification Information

 

Qualification Level 

Automotive

 

(per AEC-Q100

††

Comments: This family of ICs has passed an Automotive qualification.  

IR’s 

Industrial  and  Consumer  qualification  level  is  granted  by  extension  of  the 
higher Automotive level. 

Moisture Sensitivity Level 

DPAK-5L 

MSL1, 

 

260°C 

(per IPC/JEDEC J-STD-020) 

ESD 

Machine Model 

Class M2 (200 V) 

(per AEC-Q100-003) 

Human Body Model 

Class H1C (1500 V) 

(per AEC-Q100-002) 

Charged Device Model 

Class C5 (1000 V) 

(per AEC-Q100-011) 

IC Latch-Up Test 

Class II, Level A 

(per AEC-Q100-004) 

RoHS Compliant 

Yes 

 

† 

Qualification standards can be found at International Rectifier’s web site 

http://www.irf.com/

 

†† 

Exceptions to AEC-Q100 requirements are noted in the qualification report. 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

3

 

 

Absolute Maximum Ratings 

Absolute maximum ratings indicate sustained limits beyond which damage to the device may occur. (Tj= -40°C..150°C, 
Vcc=6..50V unless otherwise specified). 

Symbol 

Parameter 

Min. 

Max. 

Units 

Vout 

Maximum output voltage  

Vcc-60  Vcc+0.3 

I rev 

Maximum reverse pulsed current (t=100µs) see page 8 

 

30 

Isd cont. 

Maximum diode continuous current Tambient=25°C, Rth=70°C/W 

 

2.3 

Vcc-Vin max.  Maximum Vcc voltage 

-16 

60 

Iifb, max. 

Maximum feedback current 

-50 

10 

mA 

Vcc sc. 

Maximum Vcc voltage with short circuit protection see page 8 

 

50 

Pd 

Maximum power dissipation (internally limited by thermal protection) 

 

 

 

Rth=50°C/W DPack 6cm² footprint 

 

2.5 

Tj max. 

Maximum operating junction temperature 

-40 

150 

°C 

Maximum storage junction temperature 

-55 

150 

 

Thermal Characteristics 

Symbol 

Parameter 

Typ. 

Max. 

Units 

Rth1 

Thermal resistance junction to ambient DPak Std footprint 

70 

 

°C/W 

Rth2 

Thermal resistance junction to ambient Dpak 6cm² footprint 

50 

 

Rth3 

Thermal resistance junction to case Dpak  

 

 

Recommended Operating Conditions 

These values are given for a quick design.  

Symbol 

Parameter 

Min. 

Max. 

Units 

Iout 
 

Continuous output current, Tambient=85°C, Tj=125°C 

 

 

 

Rth=50°C/W, Dpak 6cm² footprint 

 

2.1 

RIfb 

Ifb resistor 

1.5 

 

k  

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

4

 

 

Static Electrical Characteristics 

Tj=-40°C..150°C, Vcc=6-50V (unless otherwise specified)  

Symbol 

Parameter 

Min. 

Typ. 

Max. 

Units 

Test Conditions 

Vcc op. 

Operating voltage 

 

60 

 

Rds(on)  

ON state resistance Tj=25°C 

 

75 

100 

m  

Ids=2A 

ON state resistance Tj=150°C(2) 

 

135 

180 

Icc off 

Supply leakage current 

 

µA 

Vin=Vcc / Vifb=Vgnd 
Vout=Vgnd, Tj=25°C 

Iout off 

Output leakage current 

 

I in on 

Input current while on 

0.6 

mA 

Vcc-Vin=28V, Tj=25°C 

V clamp1 

Vcc to Vout clamp voltage 1 

60 

64 

 

Id=10mA 

V clamp2 

Vcc to Vout clamp voltage 2 

60 

65 

72 

Id=6A see fig. 2 

Vih(1) 

High level Input threshold voltage 

 

Id=10mA 

Vil(1) 

Low level Input threshold voltage 

1.5 

2.3 

4.7 

 

Vf 

Forward body diode voltage Tj=25°C 

 

0.8 

0.9 

If=1A 

Forward body diode voltage Tj=125°C 

 

0.65 

0.75 

(1) Input thresholds are measured directly between the input pin and the tab. 

Switching Electrical Characteristics 

Vcc=28V, Resistive load=27 , Tj=25°C  

Symbol 

Parameter 

Min. 

Typ.  Max. 

Units 

Test Conditions 

tdon 

Turn on delay time to 20% 

10 

20 

µs 

See fig. 1 

tr 

Rise time from 20% to 80% of Vcc 

10 

tdoff 

Turn off delay time 

20 

40 

80 

µs 

tf 

Fall time from 80% to 20% of Vcc 

2.5 

10 

 

Protection Characteristics 

Tj=-40°C..150°C, Vcc=6-50V (unless otherwise specified)  

Symbol 

Parameter 

Min.  Typ.  Max. 

Units 

Test Conditions 

Tsd 

Over temperature threshold 

150(2) 

165 

 

°C 

See fig. 3 and fig.11 

Isd 

Over-current shutdown 

20 

25 

35 

See fig. 3 and page 7 

I fault 

Ifb after an over-current or an over-
temperature (latched) 

2.2 

mA 

See fig. 3 

 

Current Sensing Characteristics 

Tj=-40°C..150°C, Vcc=6-50V (unless otherwise specified). Specified 500µs after the turn on. Vcc-Vifb>4V 

Symbol 

Parameter 

Min.  Typ.  Max. 

Units 

Test Conditions 

Ratio 

I load / Ifb current ratio 

2000 

2400 

2800 

 

Iout<4A 

Ratio_TC 

I load / Ifb variation over temperature(2) 

-5% 

+5 

Tj=-40°C to +150°C 

I offset 

Load current offset 

-0.02 

0.02 

Iout<4A 

Ifb leakage 

Ifb leakage current On in open load 

10 

µA 

Iout=0A, Vcc-Vin=28V 

(2) Guaranteed by design 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

5

 

 

Lead Assignments 

 

 

Functional Block Diagram 

All values are typical 
 
 
 

Diag 

Charge 

Pump 

Driver 

IFB  OUT 

VCC 

75V 

100

 

Tj > 165°C 

Iout > 25A 

60V 

75V 

75V 

IN 

Set 

Reset 

Latch 

1.5mA 

3V 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

6

 

 

Truth Table 

Op. Conditions 

Input 

Output 

Ifb pin voltage 

Normal mode 

0V 

Normal mode 

I load x Rfb / Ratio  

Open load 

0V 

Open load 

0V 

Short circuit to GND 

0V 

Short circuit to GND 

V fault (latched) 

Over temperature 

0V 

Over temperature 

V fault (latched) 

 

Operating voltage 

Maximum Vcc voltage : this is the maximum voltage before the breakdown of the IC process. 
Operating voltage : This is the Vcc range in which the functionality of the part is guaranteed. The AEC-Q100 qualification 
is run at the maximum operating voltage specified in the datasheet. 
 

Reverse battery 

During the reverse battery the Mosfet is kept off and the load current is flowing into the body diode of the power Mosfet. 
Power dissipation in the IPS : P = I load * Vf  
There is no protection, so Tj must be lower than 150°C in the worst case condition of current and ambient temperature. 
If the power dissipation is too high in Rifb, a diode in serial can be added to block the current. 
The  transistor  used  to  pull-down  the  input  should  be  a  bipolar  in  order  to  block  the  reverse  current.  The  100ohm  input 
resistor can not sustain continuously 16V (see Vcc-Vin max. in the Absolute Maximum Ratings section) 
 

Active clamp 

The purpose of the active clamp is to limit the voltage across the MOSFET to a value below the body diode break down 
voltage to reduce the amount of stress on the device during switching. 
The temperature increase during active clamp can be estimated as follows: 

)

t

(

Z

P

CLAMP

TH

CL

Tj

  

Where:

)

t

(

Z

CLAMP

TH

 is the thermal impedance at t

CLAMP 

and can be read from the thermal impedance curves given in the 

data sheets. 

CLavg

CL

CL

I

V

P

: Power dissipation during active clamp 

65V

V

CL

: Typical V

CLAMP

 value. 

2

I

I

CL

CLavg

: Average current during active clamp 

dt

di

I

t

CL

CL

: Active clamp duration 

L

V

V

dt

di

CL

Battery

: Demagnetization current 

 
Figure  9  gives  the  maximum  inductance  versus  the  load  current  in  the  worst  case  :  the  part  switches  off  after  an  over 
temperature detection. If the load inductance exceeds the curve, a free wheeling diode is required. 

 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

7

 

 

Over-current protection 

The threshold of the over-current protection is set in order to guarantee that the device is able to turn on a load with an 
inrush current lower than the minimum of Isd. Nevertheless for high current and high temperature the device may switch 
off for a lower current due to the over-temperature protection. This behavior is shown in Figure 11. 

Current sensing accuracy 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Iout 

Ifb 

Ifb leakage 

Ifb2 

Ifb1 

Iout2 

Iout1 

I offset 

 

The current sensing is specified by measuring 3 points : 
- Ifb1 for Iout1 
- Ifb2 for Iout2 
- Ifb leakage for Iout=0 
 
The parameters in the datasheet are computed with the following formula : 
Ratio = ( Iout2 

– Iout1 )/( Ifb2 – Ifb1) 

I offset = Ifb1 x Ratio 

– Iout1 

This allows the designer to evaluate the Ifb for any Iout value using : 
Ifb = ( Iout + I offset ) / Ratio if Ifb > Ifb leakage 
For some applications, a calibration is required. In that case, the accuracy of the system will depends on the variation of 
the I offset and the ratio over the temperature range. The ratio variation is given by Ratio_TC specified in page 4. 
The Ioffset variation depends directly on the Rdson : 
I offset@-40°C= I offset@25°C / 0.8 
I offset@150°C= I offset@25°C / 1.9 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

8

 

 

Maximum Vcc voltage with short circuit protection  

The maximum Vcc voltage with short circuit is the maximum voltage for which the part is able to protect itself under test 
conditions representative of the application. 2 kind of short circuits are considered : terminal and load short circuit. 

 
 
 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

 

Maximum current during reverse circulation 

In case of short circuit to battery, a voltage drop of the Vcc may create a current which circulate in reverse mode. When 
the device is on, this reverse circulation current will not trigger the internal fault latch. This immunization is also true when 
the part turns on while a reverse current flows into the device. The maximum current (I rev) is specified in the maximum 
rating section. 

 

L SC 

R SC 

Terminal SC 

0.1 µH 

10 mohm 

Load SC 

10 µH 

100 mohm 

 

Out 

IPS 

Vcc 

L SC 

L supply 

5µH 

R supply 
10mohm 

R SC 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

9

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Tj 

Tsd 

165°C 

Ids 

Vin 

I shutdown 

Tshutdown 

Vifb 

V fault 

Figure 3 

– Protection timing diagram 

Figure 1 

– IN rise time & switching definitions 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Vds 

Ids 

Vcc-Vin 

Vcc 

Vds clamp 

T clamp 

See Application Notes to evaluate power dissipation 

Figure 2 

– Active clamp waveforms 

 

0

2

4

6

8

10

-50

0

50

100

150

Tj, junction temperature (°C) 

Figure 4 

– Icc off (µA) Vs Tj (°C) 

Ic

c

 o

ff

s

u

p

p

ly

 lea

k

a

g

e

 c

u

rr

e

n

A

 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Vout 

Vcc-Vin 

80% 

20% 

80% 

20% 

Td on 

Tr 

Td off 

Tf 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auips7145r-html.html
background image

AUIPS7145R 

www.irf.com 

10

 

 

Figure 8 

– Transient thermal impedance (°C/W) 

Vs time (s) 

 

Zt

h

tr

a

n

s

ien

th

e

rmal

 im

p

e

d

a

n

c

e

 (

°C/W)

 

Time (s) 

50%

100%

150%

200%

-50

0

50

100

150

R

d

s

(o

n

),

 D

ra

in

-to

-S

o

u

rc

e

 On

 R

e

s

is

ta

n

c

e

 

(N

o

rmaliz

e

d

Figure 7 - Normalized Rds(on) (%) Vs Tj (°C) 

Tj, junction temperature (°C) 

0

1

2

3

4

-50

-25

0

25

50

75

100

125

150

VIH

VIL

Tj, junction temperature (°C) 

V

ih 

a

n

d

 V

il 

(V

Figure 6 

– Vih and Vil (V) Vs Tj (°C) 

Figure 5 

– Icc off (µA) Vs Vcc-Vout (V) 

Vcc-Vout, supply voltage (V) 

Ic

c

s

u

p

p

ly

 c

u

rr

e

n

A)

 

0.01

0.10

1.00

10.00

100.00

1.E-

05

1.E-

04

1.E-

03

1.E-

02

1.E-

01

1.E+0

0

1.E+0

1

1.E+0

2

0

5

10

15

0

10

20

30

40

50

60

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download