車用六路低端前置驅(qū)動器

安森美半導(dǎo)體的NCV7513屬于FlexMOSTM產(chǎn)品系列中的一個系列，用于控制并保護N型邏輯電平MOSFET，包括安森美半導(dǎo)體新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。NCV7513為32引腳小型LQFP封裝，方便設(shè)計人員按其需求調(diào)整MOSFET的尺寸，可直接與控制輸出的微控制器相連。安森美半導(dǎo)體同時還提供四路的NCV7513，產(chǎn)品型號為NCV7512，該產(chǎn)品的所有功能和控制均與六路的版本一致，差別在于NCV7512只有4個通道。

工作原理

電源引腳VCC1是小功率通道，為所有內(nèi)部邏輯和控制提供電源。電源引腳VCC2為門驅(qū)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(yīng)用原理圖。

安森美半導(dǎo)體的NCV7513是用于汽車的可編程六路低端MOSFET前置驅(qū)動器，用于控制并保護N型邏輯電平MOSFET，包括安森美半導(dǎo)體新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。

電路的輸出受各個并行輸入的“或”組合或者16位串行SPI接口的控制。這些并行輸入具有獨立的內(nèi)部下拉電流源，可以用來實現(xiàn)門輸出的脈寬調(diào)制（PWM）控制。SPI接口的性能包括6個輸出通道控制、故障管理以及可編程刷新時間的功率限制PWM。該產(chǎn)品的數(shù)字輸入/輸出為3.3V/5.0V兼容，并且可以直接與3.3V/5.0V的微控制器相連接。

上電/掉電控制，通過監(jiān)視VCC1電源，防止輸出操作錯誤。內(nèi)部上電復(fù)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(dāng)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(guān)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(nèi)部下拉電阻，下拉至低電平時會產(chǎn)生一個軟復(fù)位信號，關(guān)閉所有輸出，并且Gx寄存器均被清空。使能2（ENA2）具有一內(nèi)部下拉電流源，當(dāng)下拉至低電平時會產(chǎn)生一個軟復(fù)位信號，關(guān)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(shè)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(dāng)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(fù)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(fù)載診斷，包括對Vload短路（抗飽和）、負(fù)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(dāng)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(nèi)部比值組合來進行設(shè)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(shè)置。

在GATx輸出斷開（VGS≈Vss）時檢測到對地短路或負(fù)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(fù)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(fù)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(dāng)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(dāng)設(shè)備經(jīng)過抗飽和故障并經(jīng)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(fù)，同時，通過發(fā)送相應(yīng)的SPI命令，也可以關(guān)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(dǎo)體最新的MOSFET處理技術(shù)HDPlus，以達到最低的導(dǎo)電性，同時將多種保護特性整合于單片內(nèi)。NID500xN和NID600xN整合了溫度和電壓過載保護功能。

當(dāng)其和NCV7513前置驅(qū)動器一起使用時，導(dǎo)致MOSFET損壞的負(fù)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(qū)動器來控制流過MOSFET的電流，此電流將會導(dǎo)致MOSFET的溫度上升。如果需要的話，內(nèi)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(chǎn)品同時整合了漏極－門之間的鉗位，以使這些產(chǎn)品能夠經(jīng)受住由于MOSFET雪崩效應(yīng)而產(chǎn)生的高能量。針對突發(fā)的電壓瞬變，此鉗位電路也為產(chǎn)品提供了額外的安全余量。產(chǎn)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)