TLE8108.book

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Automotive Power

Data Sheet

 
Rev. 1.0, 2011-03-23

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Relay Driver with SPI Interface

coreFLEX TLE8108EM  
     
     
     

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Data Sheet

2

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Table of Contents

Table of Contents

1

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

2

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

3

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

3.1

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

3.2

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

4

General Product Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

4.1

Absolute Maximum Ratings   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

4.2

Thermal Resistance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

5

Electrical and functional Description of the Device   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1

Functional Description of Supply and Input Pins   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1.1

Power Supply and Reset  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10

5.1.2

Switching Inputs IN1 to IN4  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11

5.2

Power Outputs   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

5.2.1

Inductive Output Clamp  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

5.2.2

Timing Diagrams  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13

5.3

Electrical Characteristics   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  14

6

Protection Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.1

Overload Protection   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.2

Overtemperature Protection  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.3

Reverse Polarity Protection   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16

6.4

Protection Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17

7

Diagnosis Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18

7.1

Diagnosis Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

8

Serial Peripheral Interface (SPI)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

8.1

SPI Signal Description   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  21

8.2

Daisy Chain Capability  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  23

8.3

SPI Protocol  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  24

8.3.1

Timing Diagrams  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  25

8.4

SPI Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  25

9

Application Information  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  27

10

Package Outlines  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

11

Revision History  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   29

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

PG-SSOP-24

Type

Package

Marking

TLE8108EM

PG-SSOP-24

 

Data Sheet

3

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

Smart 8-Channel Low Side Relay Driver with SPI Interface
coreFLEX
 

TLE8108EM

 

1

Overview

Features

4 input pins providing flexible PWM configuration

Active Clamping

Low Power Consumption Mode (Standby)

16 bit SPI for diagnostics and control

Daisy chain capability also compatible with 8bit SPI devices

Green product (RoHS compliant)

AEC qualified

Description

The TLE8108EM is an 8-Channel Low Side Switch in PG-SSOP-24 package providing embedded protective
functions.
It is especially designed as relay driver for powertrain automotive applications.
A serial peripheral interface (SPI) is implemented for control and diagnosis of the device and the load.
Four configurable direct inputs are available to control the outputs in PWM.
The device is monolithically integrated. The internal switches are power n-MOSFETs.

Table 1

Basic Electrical Data

Supply voltage

V

DD

4.5V ... 5.5V

Max. ON State resistance at 

T

j

 = 150°C for each channel

R

DS(ON,max)

1.7

Ω

Continuos load current 

I

L (cont)

400mA

Overload switch off threshold

I

D (OVL,min)

500mA

Output leakage current per channel

I

D (STB,max)

5µA

Minimal drain to source clamping voltage

V

DS(CL) 

41V

Maximum SPI clock frequency

f

SCLK,max

5MHz

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Data Sheet

4

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Overview

Diagnostic Feedback Information

Latched diagnostic information via SPI register

Overtemperature detection (DOT)

Overload detection corresponding Short Circuit to Battery (SCB) in ON state.

Open load detection in OFF state (OL)

Short Circuit to GND detection in OFF state (SCG)

Protection Functions

Overload switch off

Overtemperature switch off

Electrostatic discharge (ESD)

Application

Resistive, inductive and capacitive loads

Especially designed for driving relays in automotive applications

General Information

The TLE8108EM is an 8-Channel Low Side Relay Switch designed for typical automotive relays, providing
embedded protective functions. The PG-SSOP-24 package is used to get a footprint optimized solution. The 16 bit
serial peripheral interface (SPI) is utilized for control and diagnosis of the device and the loads. The SPI interface
provides daisy chain capability.
The TLE8108EM is equipped with 4 input pins that can be used to directly control their dedicated channels thus
offering flexibility in design and PCB layout. The input multiplexer is controlled via SPI.
The device provides full diagnosis of the load, which is open load, short circuit to ground, as well as a short circuit
to battery detection. The SPI diagnosis bits indicate latched fault conditions that may have occurred.
Each output stage is protected against short circuit. In case of Overload, the affected channel switches off. There
are temperature sensors for each channel to protect the device in case of Overtemperature.
The device is supplied by a single power supply. It is operating at 5V nominal value.
The internal switches are power n-MOSFETs. The inputs are ground referenced CMOS compatible. The device
is monolithically integrated in Smart Power Technology.
All output pins are available at one side of the device while the other side bundles the signals to the microcontroller,
thus facilitating the PCB layout.
It is possible to set each channel in a Clear Mode (CLR) in order to clear Diagnosis flags; in CLR state output is
switched off and diagnosis currents are disabled.
A Standby mode of the Device (STB) can be entered if all the channels are set into CLR state; in STB mode the
power consumpiton is reduced to the minimum.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Block Diagram

Data Sheet

5

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

2

Block Diagram

Figure 1

Block Diagram for the TLE8108EM

Block Diagram.vsd

Standby 

Control

Control,

Diagnostic,

Protection 

Functions

Input MUX,

Control

SPI

Diagnosis 

Register

IN1

IN2

IN3

IN4

Gate Control

Short Circuit 

Detection

Temperature 

Sensor

Open Load 

Detection

CS

SCLK

SI

SO

RST

VDD

GND

OUT1

OUT2

OUT3

OUT4

OUT5

OUT6

OUT7

OUT8

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Data Sheet

6

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Pin Configuration

3

Pin Configuration

3.1

Pin Assignment

Figure 2

Pin Configuration 

3.2

Pin Definitions and Functions

Pin

Symbol

I/O

1)

Function

Power Supply
13,24

VDD

-

Supply voltage; Connected to 5V voltage with reverse protection diode 
and filter against EMC; Both pins must be connected to the supply without 
parasitic resistors

1,2,11,12 GND

-

Ground; common ground for digital, analog and power; Pins must be 
connected together without parasitic resistors

Cooling 
TAB

GND

-

Cooling TAB (bottom side); Internally connected to ground; Pin must be 
connected externally to ground without parasitic resistors

Power Stages
3

OUT1

O

Output channel 1; Drain of power transistor channel 1

4

OUT2

O

Output channel 2; Drain of power transistor channel 2

5

OUT3

O

Output channel 3; Drain of power transistor channel 3

6

OUT4

O

Output channel 4; Drain of power transistor channel 4

7

OUT5

O

Output channel 5; Drain of power transistor channel 5

8

OUT6

O

Output channel 6; Drain of power transistor channel 6

9

OUT7

O

Output channel 7; Drain of power transistor channel 7

10

OUT8

O

Output channel 8; Drain of power transistor channel 8

Inputs
17

IN1

I

PD Active Low; Control input; Digital input 3.3V or 5V; If not used, pin must be 

connected to GND

Pin Configuration.vsd

Cooling 

TAB

GND

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

GND

OUT1

OUT2

OUT3

OUT4

OUT5

OUT6

OUT7

OUT8

GND

GND

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

VDD

CS

SI

RST

SCLK

SO

N.U.

IN1

IN2

IN3

IN4

VDD

TOP VIEW

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Pin Configuration

Data Sheet

7

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

16

IN2

I

PD Active Low; Control input; Digital input 3.3V or 5V; If not used, pin must be 

connected to GND

15

IN3

I

PD Active Low; Control input; Digital input 3.3V or 5V; If not used, pin must be 

connected to GND

14

IN4

I

PD Active Low; Control input; Digital input 3.3V or 5V; If not used, pin must be 

connected to GND

18

N.C.

I

PD Not Connected; pin must be tied to GND

21

RST

I

PD Active Low; Reset input pin; Digital input 3.3V or 5V

SPI
23

CS

I

PU Active Low; SPI chip select; Digital input 3.3V or 5V

20

SCLK

I

PD Active Low; Serial clock; Digital input 3.3V or 5V

22

SI

I

PD Active Low; Serial data in; Digital input 3.3V or 5V.

19

SO

O

2)

Serial data out; Digital output with voltage level referring to VDD

1) O=Output;

I=Input;
PD=integrated pull-down resistor;
PU=integrated pull-up resistor

2) SO is set to tristate if SPI is inactive (CS is high or 

RST

 is low)

Pin

Symbol

I/O

1)

Function

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Data Sheet

8

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

General Product Characteristics

4

General Product Characteristics

4.1

Absolute Maximum Ratings

Note: Stress 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)

Unless otherwise specified: 

T

j

 = -40°C to +150°C; 

V

DD

 = 4.5V to 5.5V 

All voltages with respect to ground, positive current flowing into pin

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

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Max.

Power Supply
4.1.1

Supply voltage

V

DD

-0.3

5.5

V

-

4.1.2

Output voltage for short circuit protection 
(single pulse)

V

DS_SC

0

36

V

-

Power Stages

4.1.3

Load current

I

D

-0.5

0.5

A

-

4.1.4

Voltage at power transistor 

V

DS

-0.3

41

V

Active Clamped

Clamping Energy - Singel Pulse 

2)

2) Triangular Pulse Shape (Inductance Discharge): 

I

D

(t) = 

I

D

(0)

×

(1 - 

t

 / 

t

pulse

); 0 < 

t

 < 

t

pulse

.

4.1.5

Single Clamping Energy
per Channel

E

AS

-

20

mJ

I

D

 = 0.18A

1 Single Pulse

Logic Pins
4.1.6

IN1 to IN4; Voltage at input pins

V

IN

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

4.1.7

RST; Voltage at reset pin

V

RST

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

4.1.8

CS; Voltage at chip select

V

CS

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

3) Level must not exceed 

V

DD

+0.3V < 5.5V

4.1.9

SCLK; Voltage at serial clock pin

V

SCLK

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

4.1.10

SI; Voltage at serial input pin

V

SI

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

4.1.11

SO; Voltage at serial output pin

V

SO

-0.3

V

DD

 + 0.3 V

3)

Temperatures
4.1.12

Junction Temperature

T

j

-40

150

°C

-

4.1.13

Junction Temperature 

T

j

-40

165

°C

Dynamic 
Conditions,
100h max total

4.1.14

Storage Temperature

T

stg

-55

150

°C

-

ESD Susceptibility
4.1.15

ESD Resistivity

V

ESD

-4

4

kV

HBM

4)

4) ESD susceptibility, HBM according to EIA/JESD 22-A114-F

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

General Product Characteristics

Data Sheet

9

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

4.2

Thermal Resistance

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

For more information go to 

www.jedec.org

.

Figure 3

PG-SSOP-24 PCB setup

Pos.

Parameter

Symbol

Limit Values

Unit

Conditions

Min.

Typ.

Max.

4.2.1

Junction to Case

R

thJC

-

-

7

K/W

P

TOT

 = 1W 

1)

 

2)

 

3)

1) Not subject to production test, specified by design.
2) Homogenous power distrubution over all channels (all power stages equally heated), dependent on cooling setup.
3) Refer to 

Figure 3

 for the setup.

4.2.2

Junction to Ambient (2s2p)

R

thJA

-

40

-

K/W

P

TOT

 = 1W 

1)

 

2)

 

3)

Rth PCB setup.vsd

1.5

m

m

35µm, 90% metallization

70µm modeled (traces)

35µm, 90% metallization

70µm, 5% metallization

Metallization:

Dimensions:

Thermal Vias:

76.2 x 114.3 x 1.5 mm³ , FR4

JEDEC 2s2p (JESD 51-7) + (JESD 51-5)

F =0.3mm; plating 25µm; 10 pcs. for PG-SSOP-24

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-TLE8108EM-DS-v01_00-en-html.html
background image

 

Data Sheet

10

Rev. 1.0, 2011-03-23

 

 

TLE 8108 EM

Smart 8-Channel Low Side Switch

Electrical and functional Description of the Device

5

Electrical and functional Description of the Device

The TLE8108EM is a 8-Channel Low Side Relay Switch.
The power stages are composed of n-MOSFET transistors.

5.1

Functional Description of Supply and Input Pins

5.1.1

Power Supply and Reset

The TLE8108EM is supplied by a single power supply line 

V

DD

 with two input pins which must be connected

together. After power supply start-up, the input registers of the device are programmed to OFF mode for all
channels. The output registers must be reset to their default values by programming the Clear mode for all
channels once.
Capacitors at the supply pins 

V

DD

 to GND are recommended.

There is a reset pin available. Low level at this pin causes all registers to be set to their default values and the
quiescent supply currents are minimized. This is also true for the Standby Mode in case all channels are
programmed to Clear. 

Figure 4

 shows the timing requirements for the RST pin to be enabled and for the device

to wake up.

Figure 4

Reset Timings

Reset Timing.vsd

READY

NOT READY

READY

t

RST

t

WU

RST

DEVICE
STATUS

t

t

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download