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PROFET™ +2 应用图推荐一些外部元件，以确保设备在极端环境条件下的预期行为。
图 2.应用连接图
该 KBA 重点关注将PROFET™ +2 设备与微控制器连接的串联电阻。
在一些应用条件下，需要这些串联电阻来保护PROFET™设备和/或微控制器，以确保预期的设备行为。
此类应用条件可能包括：
电池线上的正电压瞬变
电池线路上的负电压瞬变
电池反转状态
设备 GND 丢失
一般来说，要了解设备中存在的主要电流路径，了解PROFET™设备的内部保护结构非常重要。 本文使用了四通道SPOC™ +2 设备作为示例。
图2简化的内部设备保护结构
每个逻辑引脚上都有一个 ESD 保护装置，为简单起见，它表示为一个连接至 GND 的二极管。 这同样适用于微控制器的 GPIO 和 ADC 输入。
根据应用条件，流过这些二极管的电流可以正向流动，也可以反向流动。
电池线上的正电压瞬变
如果电池出现瞬时过压，超过 VS 上的钳位电压（例如当 V S(CLAMP)_25 时），VS 至 GND、VS 至 IS 以及 VS 至 OUT 的钳位结构变为导通。
图3电池线上正电压瞬变的电流路径
上述情况需要适当的R GND 、 R SENSE和R L来限制电流。
流过 R GND的电流会导致 GND电位发生偏移。一旦 GND电位被向上抬高一个二极管正向电压，并高于微控制器的 GPIO 的钳位电压，当 GPIO 驱动低电平信号时，一部分电流就会流过微控制器到 GND。如果 GPIO 为高 ，则 GND 需要向上抬达到 GPIO 的钳位电压加上一个二极管正向电压。为了保护PROFET™和微控制器，必须通过PROFET™和微控制器的逻辑引脚之间的串联电阻来限制该电流。
这些电阻可以是图 3 所示的 R IN和 R DEN。PROFET PROFET™器件的典型值为 4.7 k Ω 。这是推荐值，必须根据微控制器的最大额定值进行检查，并在实际应用中进行验证。
流过 R SENSE 的电流导致感测引脚上的电压上升。为了限制 ADC 引脚上的电压和电流注入，建议使用两个串联电阻和一个接地齐纳二极管。根据微控制器的最大额定值，一个串联电阻就足够了。总串联电阻的典型值在 10 k Ω 范围内。 需要时，必须根据微控制器的 ADC 参考电压选择齐纳二极管。
流过输出端口的电流吸收了过压瞬变的大部分能量。 通常，在描述产品特性时，会连接一个电阻器代表额定负载。如果连接了电子负载，则可能会发生负载在这种脉冲期间消耗较少的能量的情况。 因此，其他电流路径必须均衡，这可能需要在应用中添加额外的保护元件。
电池线路上的负电压瞬变或电池反接情况
当电池线上出现负电压瞬变时，电流路径保持不变，但电流方向发生改变。
负电压瞬变和电池反向情况之间的主要区别在于电压水平和持续时间。瞬变通常是具有高振幅的短脉冲，而反向电池条件则规定最长为 5 分钟。12 V 系统中为 18 V。
对于电池反接情况，从设备 GND 到 VS 的路径被二极管阻断。 所有其他电流路径均导电，但当反向电压 < -8 V 时电流较低。
图4电池线上出现负电压瞬变的电流路径
设备 GND 丢失
当设备 GND 连接丢失时，设备将安全地关闭所有输出。
当 GND 连接丢失时，内部 GND 会向 VS 浮动。如果任何逻辑引脚处于 GND 电位，无论是硬连线到未使用的引脚，还是 GPIO 正在驱动低电平信号，此引脚都将充当设备电源电流的替代 GND。根据 GND 电流的总和，输出可以保持开启或振荡。为确保所有输出安全关闭，必须通过串联电阻限制通过此寄生 GND 的电流。如上所述，下拉电阻的典型值为 10 k Ω 。与微控制器接口的串联电阻的典型值为 4.7 k Ω。
电磁干扰（EMI）方面的考虑
对于PROFET™设备附近推荐的任何无源元件，该元件应尽可能靠近其所属的设备引脚。 这也适用于本文讨论的串联电阻。
电池反接情况的计算示例
为了更容易理解上面描述的方法，一个计算示例将有助于将理论付诸实践。
应用信息
设备： BTS7008-1EPA
反向电池电压： V REV = 14 V
负载电阻： R L = 2 Ω
任务：计算所需的R IN和R DEN以保持在PROFET™设备指定的最大额定值范围内。
BTS7008-1EPA 数据表 Rev. 1.10 所需信息：
图 6 显示了数据手册中使用的所有术语以及相关正值的约定。
图6电压和电流关系
参数 | 符号 | 值 | 单位 | Note or | Number | ||
Min. | Typ. | Max. | |||||
流经 DI 引脚的电流(电池反接情况) | IDI（REV） | -1 | – | 10 | mA | t≤2min | P_4.1.0.36 |
数字输入钳位电压 | VDI（CLAMP2） | 6.5 | 7.5 | 8.5 | V | IDI = 2mA | P_5.4.0.3 |
硅二极管的典型正向电压降被认为是 600 mV。
将此信息应用于图6并计算不同节点上的电压水平时，我们得到以下结果：
图7计算出的外部和内部节点的电压水平
这意味着串联电阻必须确保在最大允许电流下有一定的电压降。
VDROP_IN = VDROP_DEN = 6.3 V
利用欧姆定律，可以计算出所需的最小输入电阻：
根据计算，对于 -14 V 的反向电池状况，630 Ω 的电阻就足够了。
无论如何，建议使用 4.7 k Ω 电阻来覆盖其他应用条件并保护微控制器的 GPIO，其通常指定较低的电流值。
