VN02H STMicroelectronics – zamiennik, czym zastąpić inteligentny high-side switch

Pytanie

Witam mam do wymiany vn02h mosfet ale nigdzie nie moge go znalezc czy mozna go czyms zastapic . zaznaczam ze jestem poczatlujacym w tym

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

– VN02H nie jest „zwykłym” tranzystorem MOSFET-TO 92, lecz inteligentnym przełącznikiem wysokostronnym (High-Side Smart Power Switch, tzw. OMNIFET) produkowanym przez STMicroelectronics.
– W efekcie nie wolno go zastępować pojedynczym, prostym MOSFET-em (np. BS170, 2N7000). Trzeba szukać wysokostronnego przełącznika o podobnych parametrach i – jeśli to możliwe – tym samym układzie wyprowadzeń.
– Najbliższe dostępne układy to nowsze VIPower/OMNIFET-y ST (np. VN820-, VN02AN-, VN05H) lub odpowiedniki PROFET firmy Infineon (np. BTS442E2, BTS50015-1TAD).

Kluczowe punkty
• Sprawdź dokładną obudowę VN02H (Pentawatt 5-pin lub DPAK/TO-252).
• Dobieraj zamiennik o: UDS ≥ 36 V, Iout ≥ 6 A, RDS(on) ≤ 0,35 Ω, wejście logiczne 3-5 V oraz wbudowane: ograniczenie prądu, wyłączenie termiczne, clamp przeciwprzepięciowy.
• Jeżeli nie znajdziesz pin-kompatybilnego zamiennika – czeka Cię modyfikacja PCB lub dołożenie zewnętrznego drivera bramki i układów zabezpieczających.

Szczegółowa analiza problemu

1. Czym naprawdę jest VN02H?

VN02H = jednokanałowy, monolityczny High-Side Smart Switch wykonany w technologii VIPower. W jednej strukturze zawiera:
– tranzystor mocy N-MOSFET (60 V, 6 A typ.)
– sterownik bramki z pompą ładunkową (umożliwia sterowanie przy VCC ≤ 36 V bez podnoszenia bramki powyżej zasilania)
– zabezpieczenia: nadprądowe (limiting ≈ 6–10 A), termiczne (TSD ≈ 150 °C), przeciwprzepięciowe (clamp ≈ 56 V), detekcję utraty masy.

Typowe aplikacje: przekaźniki półprzewodnikowe w automotive, sterowanie cewek, żarówek, zaworów.

Parametry (datasheet Rev. 04, ST):
UDS max   60 V absolutne
VCC     5 … 36 V
Iout cont@25 °C  6 A
RDS(on) max  350 mΩ @ Tj = 25 °C
tr / tf     1,5 µs / 0,7 µs
Obudowy   Pentawatt-5 (TH) lub DPAK/TO-252 (SMD)

2. Dlaczego prosty MOSFET nie wystarczy?

• MOSFET N-channel na „wysokiej stronie” wymaga sterowania bramką powyżej Vbat → konieczna pompa ładunkowa lub driver bootstrap.
• Brak wbudowanego ograniczenia prądu i TSD – pojedynczy zwarciowy impuls spali tranzystor.
• Pinout VN02H (IN, GND, VCC, OUT, N.C.) nie odpowiada typowemu G-D-S MOSFET-a.

3. Strategia doboru zamiennika

1) Potwierdź zastosowanie (jaki prąd realnie płynie, jakie jest napięcie instalacji).
2) Sprawdź obudowę (PENTAWATT vs DPAK) – to klucz do zamiennika pin-compatible.
3) Odczytaj parametry z datasheet projektu (lub z pomiaru).
4) W wyszukiwarce dystrybutora (Mouser, DigiKey, Farnell, TME) filtruj kategorię: „High-Side Power Switch”, jednowyjściowe, 36–60 V.
5) Porównaj: Iout, RDS(on), funkcje zabezpieczeń, pinout.

4. Kandydaci (2024 r., ogólnie dostępni)

*Pin-compatibility odnosi się do układu wyprowadzeń Pentawatt-5 VN02H.
**VN05H ma niemal identyczny pinout, ale ciut wyższe RDS oraz limit I≈4-5 A – dla większości aplikacji wystarcza.

5. Co jeśli nie ma zamiennika pin-to-pin?

– Na płytce przewlekanej czasem da się wlutować moduł-adapter: SMD switch + mała płytka w footprint Pentawatt.
– Albo zewnętrznie dodać: MOSFET logic-level + driver IR4426 + bezpiecznik PPTC i termistor – jednak to zaawansowane rozwiązanie, nie zalecane początkującym.

Aktualne informacje i trendy

– Niedobory starszych VIPowerów (m.in. VN02H) wynikają z wygaszania linii przez ST; firma promuje nowszą rodzinę VN9-, VN7- i VIPower M0-7.
– W branży automotive coraz częściej wykorzystuje się multi-kanałowe high-side’y z interfejsem SPI (np. VN9D5D20, Infineon BTS700x) – łatwiejsza diagnostyka, mniejszy RDS(on).
– Trend: przejście z przełączników analogowych na zintegrowane „eFuse’y” (USB-PD, telekom) i HSS opartych o GaN w aplikacjach > 40 V.

Wspierające wyjaśnienia i detale

– Jeżeli VN02H pracuje w układzie 12 V (typowo w motoryzacji) i prąd obciążenia < 3 A, VN05H jest najprostszym „fizycznym” zamiennikiem – wymaga jedynie sprawdzenia, czy PCB ma miejsce na delikatnie inną obudowę termiczną.
– Prąd rozruchowy cewek lub żarówek potrafi 5-krotnie przekraczać wartość nominalną; układ ograniczenia prądowego w smart-switchu chroni zarówno linię zasilania, jak i sam element – nie pomijaj tej funkcji.

Aspekty etyczne i prawne

– W aplikacjach automotive i maszynowych element musi spełniać normy ISO 7637-2 (impulsy transjenta), ISO 16750-2 (temperature shock) – zamiennik powinien być kwalifikowany AEC-Q100.
– Błędny dobór może powodować zwarcie i pożar – odpowiedzialność prawna spoczywa na naprawiającym.

Praktyczne wskazówki

1. Znajdź numer serii na istniejącym elemencie (VN02H-N, VN02H-E).
2. Wejdź na stronę ST, pobierz datasheet i application note AN4954 (omawiają pin-compat zamienniki).
3. Na TME/Mouser sprawdź dostępność VN05H lub VN05NV04 – kup 2-3 szt.
4. Podczas wylutowania stosuj stację hot-air (DPAK) lub hak + odsysacz (Pentawatt).
5. Po wymianie wykonaj pomiar spadku napięcia na switchu przy nominalnym prądzie (powinien ≤ 0,2–0,3 V).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

– VN05H ma wyższe RDS(on) = 0,5 Ω ⇒ w aplikacjach > 3 A może się zbytnio grzać – konieczny radiator.
– Układy PROFET Infineona mają inny pinout i logikę „INH/EN” – wymaga zmian w sterowaniu.
– Źródła w internecie mylnie sugerujące BS170/2N7000 powielają błąd – ignoruj je.

Sugestie dalszych badań

– Zapoznaj się z nowszymi rodzinami ST VIPower M0-7 (np. VND9012AJ) – lepsza dokumentacja i dostępność.
– Sprawdź seminaria ST/Infineon nt. inteligentnych przełączników – dostępne na YouTube.
– Dobrym punktem startu jest note application: ST AN5249 – „Selecting smart power switches for car body applications”.

Krótkie podsumowanie

VN02H to zintegrowany przełącznik wysokostronny, a nie prosty MOSFET. Bezpiecznym zamiennikiem jest inny high-side smart switch o porównywalnych parametrach – najlepiej VN05H (pin-compatible w Pentawatt) lub nowszy VN820-E / BTS442E2 po dostosowaniu PCB. Unikaj zwykłych MOSFET-ów, bo pozbawisz układ ochron i ryzykujesz uszkodzenie sprzętu. Jeśli nie masz doświadczenia w modyfikacji PCB, najprościej kupić oryginał lub bezpośrednio kompatybilny VN05H.