車(chē)用六路低端前置驅動(dòng)器

安森美半導體的NCV7513屬于FlexMOSTM產(chǎn)品系列中的一個(gè)系列，用于控制并保護N型邏輯電平MOSFET，包括安森美半導體新推出的SmartDiscretesTMMOSFET系列。NCV7513為32引腳小型LQFP封裝，方便設計人員按其需求調整MOSFET的尺寸，可直接與控制輸出的微控制器相連。安森美半導體同時(shí)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(gè)通道。

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(mén)驅動(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是一典型的應用原理圖。

安森美半導體的NCV7513是用于汽車(chē)的可編程六路低端MOSFET前置驅動(dòng)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。

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立的內部下拉電流源，可以用來(lái)實(shí)現門(mén)輸出的脈寬調制（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(guò)監視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(lái)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VCC1電壓下降到低于POR電壓門(mén)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進(jìn)程。使能1（ENA1）具有一內部下拉電阻，下拉至低電平時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)軟復位信號，關(guān)閉所有輸出，并且Gx寄存器均被清空。使能2（ENA2）具有一內部下拉電流源，當下拉至低電平時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)軟復位信號，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(gè)16位SPI從設備，主機與多個(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(guò)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(huà)出了SPI的正確時(shí)序。在SI引腳接收到命令（輸入）數據時(shí)，故障（輸出）數據同時(shí)通過(guò)器件的SO引腳發(fā)出。通過(guò)將CSB輸入拉到低電平，主機啟動(dòng)通信。在CSB變成高電平時(shí)，在SI引腳處收到的16位數據將被翻譯成當前命令。NCV7513同時(shí)還具備幀錯誤檢測功能。對于合法的命令，在一個(gè)CSB幀（高-低-高）中必須包含16的倍數個(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)數大于16但非16倍數的命令一樣被忽略。

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)行負載開(kāi)路和對地短路的檢測操作。

故障處理

各個(gè)通道的DRNx輸入通過(guò)串聯(lián)一個(gè)電阻（RDX）連至MOSFET的漏極。這樣，各個(gè)通道就可以獨立監視其外部MOSFET漏極電壓的故障狀態(tài)。使用特殊的鎖存故障類(lèi)型數據進(jìn)行負載診斷，包括對Vload短路（抗飽和）、負載開(kāi)路和對地短路。這些數據可以通過(guò)使用16位SPI通信獲得。全局故障引腳上的漏極開(kāi)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(mén)輸出為ON（VGS≈VCC2）時(shí)，系統對抗飽和（對Vload短路）狀態(tài)進(jìn)行監視?？癸柡凸收系臋z測門(mén)限可以通過(guò)使用加載在FLTREF輸入端的外部參考電壓（RX1和RX2）和4個(gè)分立的內部比值組合來(lái)進(jìn)行設置。這些分立的比值可以通過(guò)SPI進(jìn)行選擇，并且允許對每組3個(gè)輸出通道的抗飽和檢測門(mén)限來(lái)分別進(jìn)行設置。

在GATx輸出斷開(kāi)（VGS≈Vss）時(shí)檢測到對地短路或負載開(kāi)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的輸入電壓小于對地短路電壓參考值，則系統將檢測到對地短路故障。如果DRN的輸入電壓小于負載開(kāi)路參考電壓但大于對地短路電壓參考值，則系統將檢測到負載開(kāi)路故障。

NCV7513具有獨立的通道故障屏蔽和過(guò)濾定時(shí)器。這些定時(shí)器被用來(lái)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漏極電壓穩定之后進(jìn)行。當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)檢測到一個(gè)故障，則故障過(guò)濾定時(shí)器（TFF）將啟動(dòng)（一般為17μs），并將故障報告向后推遲這一時(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(guò)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。當設備經(jīng)過(guò)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(wú)限重復，同時(shí)，通過(guò)發(fā)送相應的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，采用了安森美半導體最新的MOSFET處理技術(shù)HDPlus，以達到最低的導電性，同時(shí)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(guò)載保護功能。

當其和NCV7513前置驅動(dòng)器一起使用時(shí)，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(guò)前置驅動(dòng)器來(lái)控制流過(guò)MOSFET的電流，此電流將會(huì )導致MOSFET的溫度上升。如果需要的話(huà)，內部集成的溫度控制電路會(huì )在溫度到達危險值之前斷開(kāi)MOSFET。SmartDiscretesTM家族的產(chǎn)品同時(shí)整合了漏極－門(mén)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(guò)門(mén)－源極之間的鉗位，以達到靜電放電（ESD）保護。

同時(shí)，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)