車用六路低端前置驅(qū)動(dòng)器

安森美半導(dǎo)體的NCV7513屬于FlexMOSTM產(chǎn)品系列中的一個(gè)系列，用于控制并保護(hù)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(jì)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(shí)還提供四路的NCV7513，產(chǎn)品型號(hào)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(gè)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(dòng)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(dòng)器，用于控制并保護(hù)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(gè)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(dú)立的內(nèi)部下拉電流源，可以用來實(shí)現(xiàn)門輸出的脈寬調(diào)制（PWM）控制。SPI接口的性能包括6個(gè)輸出通道控制、故障管理以及可編程刷新時(shí)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(cuò)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(dòng)，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(shí)，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(gè)使能輸入可以同時(shí)關(guān)閉所有的輸出，并暫停所有的故障檢測(cè)進(jìn)程。使能1（ENA1）具有一內(nèi)部下拉電阻，下拉至低電平時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軟復(fù)位信號(hào)，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(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軟復(fù)位信號(hào)，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(gè)16位SPI從設(shè)備，主機(jī)與多個(gè)NCV7513之間的SPI通信可以使用CSB單個(gè)尋址并行進(jìn)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(jìn)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(shí)序。在SI引腳接收到命令（輸入）數(shù)據(jù)時(shí)，故障（輸出）數(shù)據(jù)同時(shí)通過器件的SO引腳發(fā)出。通過將CSB輸入拉到低電平，主機(jī)啟動(dòng)通信。在CSB變成高電平時(shí)，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(shí)還具備幀錯(cuò)誤檢測(cè)功能。對(duì)于合法的命令，在一個(gè)CSB幀（高-低-高）中必須包含16的倍數(shù)個(gè)SCLK時(shí)鐘周期（上升-下降）。少于16個(gè)SCLK時(shí)鐘周期的命令將會(huì)和SCLK時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)大于16但非16倍數(shù)的命令一樣被忽略。

每一個(gè)漏極（DRNx）引腳均有一個(gè)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(gè)外部電阻（RDX），以限制流入DRNx的電流，但仍然可以正確進(jìn)行負(fù)載開路和對(duì)地短路的檢測(cè)操作。

故障處理

各個(gè)通道的DRNx輸入通過串聯(lián)一個(gè)電阻（RDX）連至MOSFET的漏極。這樣，各個(gè)通道就可以獨(dú)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(jìn)行負(fù)載診斷，包括對(duì)Vload短路（抗飽和）、負(fù)載開路和對(duì)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(jī)控制器：在所有/任何通道上已檢測(cè)到所列出的故障。

當(dāng)門輸出為ON（VGS≈VCC2）時(shí)，系統(tǒng)對(duì)抗飽和（對(duì)Vload短路）狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。抗飽和故障的檢測(cè)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(gè)分立的內(nèi)部比值組合來進(jìn)行設(shè)置。這些分立的比值可以通過SPI進(jìn)行選擇，并且允許對(duì)每組3個(gè)輸出通道的抗飽和檢測(cè)門限來分別進(jìn)行設(shè)置。

在GATx輸出斷開（VGS≈Vss）時(shí)檢測(cè)到對(duì)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(gè)DRN輸入電壓與參考值進(jìn)行比較。如果DRN的輸入電壓小于對(duì)地短路電壓參考值，則系統(tǒng)將檢測(cè)到對(duì)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(duì)地短路電壓參考值，則系統(tǒng)將檢測(cè)到負(fù)載開路故障。

NCV7513具有獨(dú)立的通道故障屏蔽和過濾定時(shí)器。這些定時(shí)器被用來減少虛假故障檢測(cè)，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(jìn)行。當(dāng)GATx輸出狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，故障屏蔽定時(shí)器（TFM）將啟動(dòng)（一般為120μs）。這樣就為MOSFET的操作提供了空余時(shí)間。如果在輸出為ON時(shí)檢測(cè)到一個(gè)故障，則故障過濾定時(shí)器（TFF）將啟動(dòng)（一般為17μs），并將故障報(bào)告向后推遲這一時(shí)間間隔。最后是故障刷新定時(shí)器（tFR），此定時(shí)器可以通過SPI以三個(gè)通道為一組進(jìn)行選擇。刷新時(shí)間間隔有10ms和40ms兩個(gè)選項(xiàng)。當(dāng)設(shè)備經(jīng)過抗飽和故障并經(jīng)歷刷新時(shí)間后，器件將重新啟動(dòng)輸出。如果故障條件依然存在，此刷新間隔將會(huì)被無限重復(fù)，同時(shí)，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(shí)器。

與SmartDiscretesTM MOSFET的配合使用

SmartDiscretesTM是先進(jìn)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(dá)到最低的導(dǎo)電性，同時(shí)將多種保護(hù)特性整合于單片內(nèi)。NID500xN和NID600xN整合了溫度和電壓過載保護(hù)功能。

當(dāng)其和NCV7513前置驅(qū)動(dòng)器一起使用時(shí)，導(dǎo)致MOSFET損壞的負(fù)載短路情況將得以避免。為了達(dá)到此目的，首先需要通過前置驅(qū)動(dòng)器來控制流過MOSFET的電流，此電流將會(huì)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(huì)在溫度到達(dá)危險(xiǎn)值之前斷開MOSFET。SmartDiscretesTM家族的產(chǎn)品同時(shí)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(duì)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(dá)到靜電放電（ESD）保護(hù)。

同時(shí)，SmartDiscreteTM器件還提供47V、55V和65V有源鉗位以及一系列保護(hù)特性。與NCV7513配合使用，NID5005N、NID6005N、NIF5006N和NIF6006N將發(fā)揮出最佳的性能。(end)