探索NCV7546：FLEXMOS可編程半橋MOSFET預(yù)驅(qū)動器的卓越性能

在電子工程領(lǐng)域，高效且可靠的MOSFET預(yù)驅(qū)動器對于各類應(yīng)用至關(guān)重要。今天，我們將深入探討ON Semiconductor的NCV7546，一款屬于FLEXMOS汽車級產(chǎn)品家族的可編程六通道半橋MOSFET預(yù)驅(qū)動器。

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產(chǎn)品概述

NCV7546專為驅(qū)動邏輯電平NMOS FET而設(shè)計(jì)，可通過串行SPI和CMOS兼容并行輸入的組合進(jìn)行控制。內(nèi)部的上電復(fù)位功能確保了受控的上電過程，復(fù)位輸入允許外部重新初始化，而故障安全輸入則能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)安全禁用設(shè)備。每個(gè)通道都能獨(dú)立監(jiān)測外部MOSFET的漏源電壓，以檢測故障情況，過載檢測閾值可通過SPI選擇，且每個(gè)通道都能設(shè)置不同的檢測閾值。

框圖

封裝外形

產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

特性亮點(diǎn)

• 功能安全合規(guī)：為應(yīng)用提供可靠的安全保障。
• 六通道半橋預(yù)驅(qū)動器：可驅(qū)動外部邏輯電平NMOS FET，滿足多種應(yīng)用需求。
• 集成電荷泵：為高端柵極驅(qū)動提供支持，具備開關(guān)式反向電池保護(hù)功能。
• 5V CMOS兼容I/O：包含16位SPI接口用于控制和診斷，以及復(fù)位、故障安全輸入和4個(gè)PWM控制輸入。
• 可編程特性：可進(jìn)行壓擺率控制和過載保護(hù)閾值設(shè)置，且靜態(tài)電流低。
• 環(huán)保封裝：采用可焊側(cè)翼無鉛封裝，適用于汽車及其他有特殊要求的應(yīng)用，符合AEC - Q100標(biāo)準(zhǔn)并具備PPAP能力。

應(yīng)用優(yōu)勢

通過選擇外部MOSFET，NCV7546能夠輕松擴(kuò)展以適應(yīng)不同的負(fù)載需求，為工程師提供了極大的設(shè)計(jì)靈活性。

電氣特性詳解

電源相關(guān)特性

• VS電源：在不同的工作條件下，如待機(jī)和正常運(yùn)行時(shí)，電流消耗有所不同。同時(shí)，具備欠壓鎖定、過壓關(guān)機(jī)等保護(hù)功能，確保電源的穩(wěn)定供應(yīng)。
• VCC電源：同樣有待機(jī)和工作電流的要求，以及上電復(fù)位閾值等參數(shù)，保障邏輯電路的正常工作。
• 電荷泵：采用單級/互補(bǔ)相位配置，具有特定的開關(guān)頻率、調(diào)節(jié)電壓、啟動延遲等特性。在不同的負(fù)載和電壓條件下，電荷泵的輸出表現(xiàn)穩(wěn)定，為高端柵極驅(qū)動提供可靠的電源。

數(shù)字I/O與SPI接口

• 數(shù)字I/O：輸入電壓和電流有明確的限制范圍，確保信號的穩(wěn)定傳輸。同時(shí)，具備輸入濾波和去毛刺功能，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
• SPI接口：采用全雙工同步串行數(shù)據(jù)傳輸接口，具備菊花鏈功能，可減少電路開銷和通信工作量。SPI協(xié)議使用16位數(shù)據(jù)字，具備多種通信錯(cuò)誤檢查功能，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

半橋預(yù)驅(qū)動器輸出

• 導(dǎo)通驅(qū)動電壓：高端和低端在無外部負(fù)載時(shí)，都有特定的導(dǎo)通驅(qū)動電壓范圍，確保MOSFET的正常導(dǎo)通。
• 柵源鉗位電壓：通過設(shè)置正、負(fù)鉗位電壓，保護(hù)MOSFET免受過高或過低電壓的損害。
• 柵極驅(qū)動超時(shí)：在一定時(shí)間后，限制驅(qū)動電流，避免MOSFET過熱損壞。

斜率控制與校準(zhǔn)

• 斜率控制：通過設(shè)置不同的預(yù)充電電流和壓擺電流，控制外部NMOS開關(guān)的上升和下降時(shí)間，優(yōu)化EMC性能并減少開關(guān)損耗。
• 校準(zhǔn)單元：可對所選MOSFET的初始開關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和驗(yàn)證，確保高端柵極驅(qū)動器的正確設(shè)置，提高保護(hù)策略的穩(wěn)定性。

工作模式與保護(hù)機(jī)制

工作模式

• 睡眠模式：上電后且未喚醒時(shí)，設(shè)備處于睡眠模式，所有輸出禁用，降低功耗。
• 正常模式：喚醒后進(jìn)入正常模式，設(shè)備功能全面可用，可通過SPI進(jìn)行控制和診斷。
• 故障安全模式：當(dāng)檢測到SPI通信錯(cuò)誤或外部故障輸入激活時(shí)，設(shè)備進(jìn)入故障安全模式，半橋柵極驅(qū)動輸出、HBx測試電流和電荷泵均被禁用，確保系統(tǒng)安全。

保護(hù)機(jī)制

• 過載保護(hù)：采用動態(tài)開關(guān)斜率監(jiān)測和靜態(tài)VDS監(jiān)測技術(shù)，分別應(yīng)對不同類型的短路過載情況，保護(hù)外部MOS功率開關(guān)。
• 輸出故障保護(hù)：在檢測到VDS過載時(shí)，相應(yīng)的預(yù)驅(qū)動器輸出被鎖存關(guān)閉，通過讀取故障標(biāo)志和重新啟動輸出寄存器可嘗試重啟。
• 設(shè)備故障保護(hù)：針對全局故障，如電源過壓、欠壓等情況，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

應(yīng)用建議

在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的負(fù)載要求和工作環(huán)境，合理選擇外部MOSFET和電容等元件。同時(shí)，注意PWM信號的時(shí)間偏移，避免VDS過載檢測受到串?dāng)_影響。在啟動故障輸出前，建議進(jìn)行OFF狀態(tài)診斷，確保HBx節(jié)點(diǎn)無故障。

NCV7546作為一款功能強(qiáng)大的半橋MOSFET預(yù)驅(qū)動器，在汽車和其他工業(yè)應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過深入了解其特性和工作原理，工程師能夠更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，設(shè)計(jì)出更加可靠和高效的電路系統(tǒng)。你在使用類似預(yù)驅(qū)動器時(shí)遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。