用于汽車負(fù)載應(yīng)用的上橋 SmartFET 驅(qū)動(dòng)器
上橋 SmartFET 因其易于使用和高水平的保護(hù)而越來(lái)越受歡迎。與標(biāo)準(zhǔn) MOSFET 一樣,SmartFET 非常適合各種汽車應(yīng)用。它們的區(qū)別在于內(nèi)置在上橋 SmartFET 器件中的控制電路。控制電路持續(xù)監(jiān)控輸出電流和器件溫度,同時(shí)針對(duì)電壓瞬變和其他意外應(yīng)用條件提供被動(dòng)保護(hù)。這種主動(dòng)和被動(dòng)保護(hù)功能的結(jié)合確保了穩(wěn)定可靠的應(yīng)用方案,延長(zhǎng)了器件本身及其所保護(hù)的應(yīng)用負(fù)載的使用壽命。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202208/437672.htm安森美(onsemi)現(xiàn)在提供從 45 mΩ到 160 mΩ的上橋 SmartFET系列 。這些器件是受保護(hù)的單通道上橋驅(qū)動(dòng)器,可切換各種負(fù)載,如燈泡、螺線管和其他執(zhí)行器。如表 1 所示,器件名稱表示 SmartFET 在 25°C 時(shí)的典型 RDSon。下面列出了完整的產(chǎn)品系列:
表1:安森美完整的上橋SmartFET系列
安森美的該系列器件采用SO8封裝,小占位,同時(shí)提供高功率。45 mΩ至140 mΩ器件的系列引腳布局為設(shè)計(jì)人員提供了便利,允許一個(gè)引腳布局用于各種應(yīng)用負(fù)載。根據(jù)特定應(yīng)用所需的電流水平,只需將一個(gè)器件切換到另一個(gè)。這些器件驅(qū)動(dòng)12 V汽車接地負(fù)載,并提供保護(hù)和診斷功能。該系列器件集成了先進(jìn)的保護(hù)功能,如主動(dòng)浪涌電流管理、帶自動(dòng)重啟的過(guò)溫關(guān)斷和主動(dòng)過(guò)壓鉗位。一個(gè)專用的電流檢測(cè)引腳對(duì)輸出進(jìn)行精確的模擬電流監(jiān)測(cè),并對(duì)電池短路、接地短路以及ON和OFF狀態(tài)的開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)進(jìn)行故障指示。所有診斷和電流檢測(cè)功能都由一個(gè)主動(dòng)大電流檢測(cè)禁用引腳(僅NCV84160)或一個(gè)主動(dòng)大電流檢測(cè)使能引腳(該系列的所有其他器件)來(lái)禁用或啟用。
對(duì)上橋 SmartFET 的“最終要求”是切換負(fù)載,市場(chǎng)上為此提供了不同的替代方案。例如,繼電器已在行業(yè)中使用了很長(zhǎng)時(shí)間,用于切換各種汽車負(fù)載,尤其是那些需要大電流激活的負(fù)載。隨著汽車零部件和組件的重量和尺寸不斷減小,已從繼電器過(guò)渡到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān),占位更小,抗噪能力更強(qiáng),電磁干擾更低。
上橋SmartFET 已成為汽車市場(chǎng)的主流 SmartFET 配置,取代了通常更簡(jiǎn)單的下橋SmartFET。圖 1 所示是上橋與下橋 SmartFET 配置的示例。上橋 SmartFET 的負(fù)載始終接地,通過(guò)切換連接到電源,而下橋 SmartFET 的負(fù)載始終連接到電源,通過(guò)切換接地。SmartFET 通常安裝在控制單元或 ECU 內(nèi)。負(fù)載線是連接負(fù)載和 ECU 上針式連接器的電纜長(zhǎng)度。根據(jù)負(fù)載類型及其在車輛中的位置,該負(fù)載線可能很長(zhǎng),從而增加了底盤(pán)接地短路的可能性,這可能對(duì)下橋SmartFET 配置中的負(fù)載造成嚴(yán)重壓力。
圖1:應(yīng)用中的上橋開(kāi)關(guān)對(duì)比下橋開(kāi)關(guān)
下面的圖 2 顯示了安森美的 NCV84xxx 上橋SmartFET系列的頂層框圖和引腳布局。請(qǐng)注意,上橋 SmartFET 實(shí)際上是個(gè) NMOS FET,由一個(gè)穩(wěn)壓電荷泵,將柵極電壓拉高到足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的水平。
輸入 (IN) 引腳是個(gè)邏輯電平引腳,用于打開(kāi)和關(guān)斷控制邏輯/電荷泵以使 FET工作。電流檢測(cè)使能 (CS_EN) 引腳啟用和禁用電流檢測(cè)功能。電流檢測(cè) (CS) 引腳將一定比例的負(fù)載電流檢測(cè)反饋到微控制器以實(shí)時(shí)反饋。該引腳是多路復(fù)用的;它報(bào)告很容易與正常工作區(qū)分開(kāi)來(lái)的模擬故障事件,從而使用戶能實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出電流或故障情況。電壓 (VD) 引腳直接連接到電池或電源,OUT 引腳連接到負(fù)載。最后,接地 (GND) 引腳只是器件的 GND。
圖 2:NCV84xxx 的框圖和引腳布局
NCV84xxx SmartFET 系列器件提供以下保護(hù)功能:
● 過(guò)壓保護(hù)保護(hù)整個(gè)器件,在電壓>41V時(shí),箝制VD-GND。
● 欠壓保護(hù),在電池電壓低的情況下,關(guān)斷器件并等待電池電壓升高到足以使穩(wěn)壓電荷泵工作以正常運(yùn)行 FET。
● 限電流(參見(jiàn)下面的圖 3)在發(fā)生短路或浪涌事件時(shí)限制電流以防止損壞。電流將一直受到限制,直到器件的內(nèi)部芯片溫度超過(guò)過(guò)溫點(diǎn),并且會(huì)自行關(guān)斷以提供保護(hù),直到它充分冷卻為止。此功能非常適合驅(qū)動(dòng)需要高初始浪涌電流的燈泡負(fù)載,并且還限制了高功率和溫度波動(dòng)對(duì)芯片的應(yīng)力量。
● 具有自動(dòng)重啟功能的過(guò)溫和電源保護(hù)防止器件因高功耗和過(guò)高的環(huán)境溫度升高而過(guò)熱。如果激活過(guò)溫保護(hù),器件將自行關(guān)斷,直到它充分冷卻并自動(dòng)重試,假設(shè)輸入為“高”。
● 關(guān)機(jī)狀態(tài)開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)在輸入“高”之前提醒微控制器,與負(fù)載的連接已在關(guān)機(jī)狀態(tài)下丟失。
● 電感式負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸出鉗位,在電感放電期間,輸出鉗位將安全地導(dǎo)通 FET 以處理電感放電電流。
圖 3:在接地短路/過(guò)載期間 TJ 如何發(fā)展
評(píng)論