深入解析 onsemi NCV7723B：汽车与工业运动控制的理想之选

在汽车和工业运动控制领域，一款性能卓越的半桥驱动器至关重要。onsemi 的 NCV7723B 便是这样一款具有独特优势的产品，下面我们就来深入了解一下它。

文件下载：NCV7723DQBR2G.pdf

产品概述

NCV7723B 是一款六通道半桥驱动器，专为汽车和工业运动控制应用而设计，具备多种保护功能。它拥有独立的控制和诊断功能，驱动器可在正向、反向、制动和高阻抗状态下运行。该设备通过 16 位 SPI 接口进行控制，并且支持菊花链连接。同时，输出 1 和 2 还能通过外部 PWM 信号进行控制。

产品特性

电气特性方面

• 低静态电流睡眠模式：在睡眠模式下，电源电流较低，如（VS1 + VS2）睡眠模式下，典型值为 1.0 - 2.5 μA 。
• 驱动输出特性出色：输出高侧和低侧的 (R_{DS(on)}) 典型值为 0.8 Ω，源极和漏极泄漏电流较小，过流保护和欠载检测功能完善。
• 开关特性良好：高低侧的开启和关闭时间、上升和下降时间都有较好的表现，例如高侧开启时间典型值为 120 μs 。

保护特性方面

• 欠压和过压锁定：对每个通道进行欠压和过压检测，当出现异常时，输出驱动器会切换到高阻抗状态，但命令和状态数据会保留。
• 过流保护：监测每个 HS 和 LS 驱动器，当出现过流时，会启动过流延迟定时器，若延迟后过流仍存在，驱动器将被锁存关闭。
• 过热保护：通过监测驱动器对的热传感器，提供热警告和热关断功能，确保设备在安全的温度范围内运行。
• 欠载检测：监测每个半桥驱动器，当出现欠载且欠载关机命令位设置时，驱动器将被锁存关闭。

其他特性

• SPI 通信：采用 16 位全双工 SPI 通信，用于设备配置、驱动控制和读取状态数据，还能检索伪位（PRE_15）。
• 菊花链操作：可与多个 16 位和 8 位设备进行菊花链连接，方便扩展系统。

引脚功能

NCV7723B 采用 SSOP24 NB EP 封装，各引脚功能如下：	Pin# SSOP24	Symbol	Description
1	GND	接地，需与其他 GND 引脚外部连接
2	OUT1	半桥输出 1
3	OUT5	半桥输出 5
4	NC	无连接，应与 PCB 板上的任何走线或过孔隔离
5	SI	16 位串行通信输入，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉
6	VCC	逻辑电源输入
7	SO	16 位串行通信输出，3.3 V / 5 V 兼容
8	EN	使能，高电平有效，可将设备从睡眠模式唤醒，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉
9	NC	无连接，应与 PCB 板上的任何走线或过孔隔离
10	OUT6	半桥输出 6
11	OUT4	半桥输出 4
12	GND	接地，需与其他 GND 引脚外部连接
13	GND	接地，需与其他 GND 引脚外部连接
14	OUT3	半桥输出 3
15	NC	无连接，应与 PCB 板上的任何走线或过孔隔离
16	VS2	输出 3、4 和 6 的电源输入，需与 VS1 外部连接
17	PWM1	输出 1 的外部 PWM 输入，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉，未使用时接地或浮空
18	PWM2	输出 2 的外部 PWM 输入，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉，未使用时接地或浮空
19	CSB	芯片选择，低电平有效，启用串行通信操作，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部上拉
20	SCLK	串行通信时钟输入，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉
21	VS1	输出 1、2 和 5 的电源输入，需与 VS2 外部连接
22	NC	无连接，应与 PCB 板上的任何走线或过孔隔离
23	OUT2	半桥输出 2
24	GND	接地，需与其他 GND 引脚外部连接
EPAD		外露焊盘，可连接到 GND 或不连接

工作原理

总体架构

NCV7723B 由十二个 NMOS 功率驱动器组成，排列成六个半桥输出通道，可实现三个独立的全桥配置负载。通过 SPI 通信端口进行输出控制和状态报告，OUT1 和 OUT2 还可通过外部 PWM 信号控制。

SPI 通信

• 通信过程：在 SPI 通信中，SI 和 SCLK 在 CSB 周期前设置为低电平，CSB 变低开始串行数据帧，SI 数据在 SCLK 上升沿移入，SO 数据在 SCLK 上升沿移出，CSB 变高结束帧。
• 数据处理：若未检测到帧错误，最后 16 位时钟输入到 SI 的数据将传输到设备的数据寄存器，否则整个帧将被忽略，保留先前的输入数据。

驱动控制

• 半桥驱动：每个半桥驱动通道可通过 SPI 灵活控制，同一通道的高侧（HSx）和低侧（LSx）驱动器不能同时激活，切换时会有非重叠延迟，防止电流直通。
• PWM 控制：输出 1 和 2 可通过正常 SPI 控制或外部 PWM 信号控制。例如，要使用 OUT1 高侧进行外部 PWM 控制，需发送特定命令并在 PWM1 引脚施加逻辑电平 PWM 信号。

诊断与保护

诊断分类

NCV7723B 的诊断功能分为监督和保护两类。监督功能提供设备状态信息，保护功能提供状态信息并激活故障管理行为。

具体诊断与保护功能

• 欠压锁定：监测 VS1、VS2 和 VCC 电源输入，当出现欠压时，所有输出关闭，PSF 状态位设置，VSx 电压恢复正常后，输出恢复到先前编程状态，PSF 状态位清除。
• 过压锁定：监测 VS1 和 VS2 电源输入，当出现过压且过压锁定输入位设置时，所有输出关闭，PSF 状态位设置，VSx 电压恢复正常后，输出恢复。
• 过流关断：监测每个 HS 和 LS 驱动器，出现过流时启动过流延迟定时器，延迟后仍过流则驱动器锁存关闭，OCS 状态位设置，发送 SRR 可清除状态位并重新激活通道。
• 欠载关断：监测每个半桥驱动器，出现欠载且欠载关机命令位设置时，驱动器锁存关闭，ULD 状态位设置，发送 SRR 可清除状态位并重新激活通道。
• 热警告和热关断：监测驱动器对的热传感器，温度超过警告水平时，TW 状态位设置，超过关断水平时，HS 和 LS 驱动器锁存关闭，TSD 位设置，发送 SRR 可清除 TSD 位并重新激活通道。

应用场景

NCV7723B 适用于汽车和工业领域，如汽车的 HVAC 应用中的直流电机管理。在这些应用中，其丰富的保护功能和灵活的控制方式能够确保电机的稳定运行，提高系统的可靠性。

总结

NCV7723B 凭借其强大的功能和出色的性能，为汽车和工业运动控制应用提供了可靠的解决方案。在实际设计中，电子工程师可以根据具体需求，充分利用其 SPI 通信、驱动控制和诊断保护等功能，实现高效、稳定的系统设计。大家在使用过程中有没有遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。