車用六路低端前置驅動器
工作原理
電源引腳VCC1是小功率通道,為所有內部邏輯和控制提供電源。電源引腳VCC2為門驅動電路提供工作電源,而VDD則向SO引腳提供電源。VSS是VCC2、VDD和漏極(DRN)鉗位電路的大功率電源返回路徑。圖1是一典型的應用原理圖。
安森美半導體的NCV7513是用于汽車的可編程六路低端MOSFET前置驅動器,用于控制并保護N型邏輯電平MOSFET,包括安森美半導體新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。
上電/掉電控制,通過監(jiān)視VCC1電源,防止輸出操作錯誤。內部上電復位(POR)電路使所有的GATx輸出保持在低電平(外部MOSFETVGS≈VSS),直至有足夠的電壓(一般為4.2V)來有效地控制器件。一旦器件啟動,所有的寄存器將初始化為其缺省狀態(tài)。當VCC1電壓下降到低于POR電壓門限時,所有的GATx輸出將為低電平,直至VCC1下降到0.7V以下。
NCV7513中的兩個使能輸入可以同時關閉所有的輸出,并暫停所有的故障檢測進程。使能1(ENA1)具有一內部下拉電阻,下拉至低電平時會產生一個軟復位信號,關閉所有輸出,并且Gx寄存器均被清空。使能2(ENA2)具有一內部下拉電流源,當下拉至低電平時會產生一個軟復位信號,關閉所有輸出,但Gx寄存器中的值仍保留。
SPI通信
NCV7513是一個16位SPI從設備,主機與多個NCV7513之間的SPI通信可以使用CSB單個尋址并行進行,或者以菊花鏈的形式通過其他器件使用兼容的SPI協(xié)議進行。表1列出了輸入/輸出寄存器及其定義,圖2畫出了SPI的正確時序。在SI引腳接收到命令(輸入)數(shù)據(jù)時,故障(輸出)數(shù)據(jù)同時通過器件的SO引腳發(fā)出。通過將CSB輸入拉到低電平,主機啟動通信。在CSB變成高電平時,在SI引腳處收到的16位數(shù)據(jù)將被翻譯成當前命令。NCV7513同時還具備幀錯誤檢測功能。對于合法的命令,在一個CSB幀(高-低-高)中必須包含16的倍數(shù)個SCLK時鐘周期(上升-下降)。少于16個SCLK時鐘周期的命令將會和SCLK時鐘周期個數(shù)大于16但非16倍數(shù)的命令一樣被忽略。 每一個漏極(DRNx)引腳均有一個輸入鉗位,以保證輸入NCV7513的電壓低于擊穿電壓。在MOSFET的漏極引腳和DRNx輸入之間必須串聯(lián)一個外部電阻(RDX),以限制流入DRNx的電流,但仍然可以正確進行負載開路和對地短路的檢測操作。
故障處理
各個通道的DRNx輸入通過串聯(lián)一個電阻(RDX)連至MOSFET的漏極。這樣,各個通道就可以獨立監(jiān)視其外部MOSFET漏極電壓的故障狀態(tài)。使用特殊的鎖存故障類型數(shù)據(jù)進行負載診斷,包括對Vload短路(抗飽和)、負載開路和對地短路。這些數(shù)據(jù)可以通過使用16位SPI通信獲得。全局故障引腳上的漏極開路輸出將立即通知主機控制器:在所有/任何通道上已檢測到所列出的故障。
當門輸出為ON(VGS≈VCC2)時,系統(tǒng)對抗飽和(對Vload短路)狀態(tài)進行監(jiān)視??癸柡凸收系臋z測門限可以通過使用加載在FLTREF輸入端的外部參考電壓(RX1和RX2)和4個分立的內部比值組合來進行設置。這些分立的比值可以通過SPI進行選擇,并且允許對每組3個輸出通道的抗飽和檢測門限來分別進行設置。 在GATx輸出斷開(VGS≈Vss)時檢測到對地短路或負載開路。使用帶有正比于VCC1參考電壓的窗比較器,將每一個DRN輸入電壓與參考值進行比較。如果DRN的輸入電壓小于對地短路電壓參考值,則系統(tǒng)將檢測到對地短路故障。如果DRN的輸入電壓小于負載開路參考電壓但大于對地短路電壓參考值,則系統(tǒng)將檢測到負載開路故障。
NCV7513具有獨立的通道故障屏蔽和過濾定時器。這些定時器被用來減少虛假故障檢測,方法是將DRNx輸入的比較器輸出采樣安排在MOSFET漏極電壓穩(wěn)定之后進行。當GATx輸出狀態(tài)發(fā)生變化時,故障屏蔽定時器(TFM)將啟動(一般為120μs)。這樣就為MOSFET的操作提供了空余時間。如果在輸出為ON時檢測到一個故障,則故障過濾定時器(TFF)將啟動(一般為17μs),并將故障報告向后推遲這一時間間隔。最后是故障刷新定時器(tFR),此定時器可以通過SPI以三個通道為一組進行選擇。刷新時間間隔有10ms和40ms兩個選項。當設備經過抗飽和故障并經歷刷新時間后,器件將重新啟動輸出。如果故障條件依然存在,此刷新間隔將會被無限重復,同時,通過發(fā)送相應的SPI命令,也可以關閉每條通道各自的故障刷新定時器。
與SmartDiscretesTM MOSFET的配合使用
SmartDiscretesTM是先進的功率MOSFET系列,采用了安森美半導體最新的MOSFET處理技術HDPlus,以達到最低的導電性,同時將多種保護特性整合于單片內。NID500xN和NID600xN整合了溫度和電壓過載保護功能。
當其和NCV7513前置驅動器一起使用時,導致MOSFET損壞的負載短路情況將得以避免。為了達到此目的,首先需要通過前置驅動器來控制流過MOSFET的電流,此電流將會導致MOSFET的溫度上升。如果需要的話,內部集成的溫度控制電路會在溫度到達危險值之前斷開MOSFET。SmartDiscretesTM家族的產品同時整合了漏極-門之間的鉗位,以使這些產品能夠經受住由于MOSFET雪崩效應而產生的高能量。針對突發(fā)的電壓瞬變,此鉗位電路也為產品提供了額外的安全余量。產品通過門-源極之間的鉗位,以達到靜電放電(ESD)保護。
同時,SmartDiscreteTM器件還提供47V、55V和65V有源鉗位以及一系列保護特性。與NCV7513配合使用,NID5005N、NID6005N、NIF5006N和NIF6006N將發(fā)揮出最佳的性能。(end)
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