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车用六路低端前置驱动器

发布时间:2020-06-30 16:03:44 阅读: 来源:栗子厂家

安森美半导体的NCV7513属于FlexMOSTM产品系列中的一个系列,用于控制并保护N型逻辑电平MOSFET,包括安森美半导体新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。NCV7513为32引脚小型LQFP封装,方便设计人员按其需求调整MOSFET的尺寸,可直接与控制输出的微控制器相连。安森美半导体同时还提供四路的NCV7513,产品型号为NCV7512,该产品的所有功能和控制均与六路的版本一致,差别在于NCV7512只有4个通道。 工作原理 电源引脚VCC1是小功率通道,为所有内部逻辑和控制提供电源。电源引脚VCC2为门驱动电路提供工作电源,而VDD则向SO引脚提供电源。VSS是VCC2、VDD和漏极(DRN)钳位电路的大功率电源返回路径。图1是一典型的应用原理图。 安森美半导体的NCV7513是用于汽车的可编程六路低端MOSFET前置驱动器,用于控制并保护N型逻辑电平MOSFET,包括安森美半导体新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。

电路的输出受各个并行输入的“或”组合或者16位串行SPI接口的控制。这些并行输入具有独立的内部下拉电流源,可以用来实现门输出的脉宽调制(PWM)控制。SPI接口的性能包括6个输出通道控制、故障管理以及可编程刷新时间的功率限制PWM。该产品的数字输入/输出为3.3V/5.0V兼容,并且可以直接与3.3V/5.0V的微控制器相连接。 上电/掉电控制,通过监视VCC1电源,防止输出操作错误。内部上电复位(POR)电路使所有的GATx输出保持在低电平(外部MOSFETVGS≈VSS),直至有足够的电压(一般为4.2V)来有效地控制器件。一旦器件启动,所有的寄存器将初始化为其缺省状态。当VCC1电压下降到低于POR电压门限时,所有的GATx输出将为低电平,直至VCC1下降到0.7V以下。 NCV7513中的两个使能输入可以同时关闭所有的输出,并暂停所有的故障检测进程。使能1(ENA1)具有一内部下拉电阻,下拉至低电平时会产生一个软复位信号,关闭所有输出,并且Gx寄存器均被清空。使能2(ENA2)具有一内部下拉电流源,当下拉至低电平时会产生一个软复位信号,关闭所有输出,但Gx寄存器中的值仍保留。 SPI通信 NCV7513是一个16位SPI从设备,主机与多个NCV7513之间的SPI通信可以使用CSB单个寻址并行进行,或者以菊花链的形式通过其他器件使用兼容的SPI协议进行。表1列出了输入/输出寄存器及其定义,图2画出了SPI的正确时序。在SI引脚接收到命令(输入)数据时,故障(输出)数据同时通过器件的SO引脚发出。通过将CSB输入拉到低电平,主机启动通信。在CSB变成高电平时,在SI引脚处收到的16位数据将被翻译成当前命令。NCV7513同时还具备帧错误检测功能。对于合法的命令,在一个CSB帧(高-低-高)中必须包含16的倍数个SCLK时钟周期(上升-下降)。少于16个SCLK时钟周期的命令将会和SCLK时钟周期个数大于16但非16倍数的命令一样被忽略。

每一个漏极(DRNx)引脚均有一个输入钳位,以保证输入NCV7513的电压低于击穿电压。在MOSFET的漏极引脚和DRNx输入之间必须串联一个外部电阻(RDX),以限制流入DRNx的电流,但仍然可以正确进行负载开路和对地短路的检测操作。 故障处理 各个通道的DRNx输入通过串联一个电阻(RDX)连至MOSFET的漏极。这样,各个通道就可以独立监视其外部MOSFET漏极电压的故障状态。使用特殊的锁存故障类型数据进行负载诊断,包括对Vload短路(抗饱和)、负载开路和对地短路。这些数据可以通过使用16位SPI通信获得。全局故障引脚上的漏极开路输出将立即通知主机控制器:在所有/任何通道上已检测到所列出的故障。 当门输出为ON(VGS≈VCC2)时,系统对抗饱和(对Vload短路)状态进行监视。抗饱和故障的检测门限可以通过使用加载在FLTREF输入端的外部参考电压(RX1和RX2)和4个分立的内部比值组合来进行设置。这些分立的比值可以通过SPI进行选择,并且允许对每组3个输出通道的抗饱和检测门限来分别进行设置。

在GATx输出断开(VGS≈Vss)时检测到对地短路或负载开路。使用带有正比于VCC1参考电压的窗比较器,将每一个DRN输入电压与参考值进行比较。如果DRN的输入电压小于对地短路电压参考值,则系统将检测到对地短路故障。如果DRN的输入电压小于负载开路参考电压但大于对地短路电压参考值,则系统将检测到负载开路故障。 NCV7513具有独立的通道故障屏蔽和过滤定时器。这些定时器被用来减少虚假故障检测,方法是将DRNx输入的比较器输出采样安排在MOSFET漏极电压稳定之后进行。当GATx输出状态发生变化时,故障屏蔽定时器(TFM)将启动(一般为120μs)。这样就为MOSFET的操作提供了空余时间。如果在输出为ON时检测到一个故障,则故障过滤定时器(TFF)将启动(一般为17μs),并将故障报告向后推迟这一时间间隔。最后是故障刷新定时器(tFR),此定时器可以通过SPI以三个通道为一组进行选择。刷新时间间隔有10ms和40ms两个选项。当设备经过抗饱和故障并经历刷新时间后,器件将重新启动输出。如果故障条件依然存在,此刷新间隔将会被无限重复,同时,通过发送相应的SPI命令,也可以关闭每条通道各自的故障刷新定时器。 与SmartDiscretesTM MOSFET的配合使用 SmartDiscretesTM是先进的功率MOSFET系列,采用了安森美半导体最新的MOSFET处理技术HDPlus,以达到最低的导电性,同时将多种保护特性整合于单片内。NID500xN和NID600xN整合了温度和电压过载保护功能。 当其和NCV7513前置驱动器一起使用时,导致MOSFET损坏的负载短路情况将得以避免。为了达到此目的,首先需要通过前置驱动器来控制流过MOSFET的电流,此电流将会导致MOSFET的温度上升。如果需要的话,内部集成的温度控制电路会在温度到达危险值之前断开MOSFET。SmartDiscretesTM家族的产品同时整合了漏极-门之间的钳位,以使这些产品能够经受住由于MOSFET雪崩效应而产生的高能量。针对突发的电压瞬变,此钳位电路也为产品提供了额外的安全余量。产品通过门-源极之间的钳位,以达到静电放电(ESD)保护。 同时,SmartDiscreteTM器件还提供47V、55V和65V有源钳位以及一系列保护特性。与NCV7513配合使用,NID5005N、NID6005N、NIF5006N和NIF6006N将发挥出最佳的性能。(end)

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