深入剖析NCV7518/NCV7518A：汽车级低侧MOSFET预驱动器的卓越之选

在电子工程领域，对于汽车级应用而言，可靠且高效的MOSFET预驱动器至关重要。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）的NCV7518和NCV7518A可编程六通道低侧MOSFET预驱动器，这两款器件属于FLEXMOS汽车级产品系列，专为驱动逻辑电平MOSFET而设计。

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产品概述

NCV7518/NCV7518A可通过串行SPI和并行输入的组合进行控制，具备3.3V/5V兼容输入，串行输出驱动器可由3.3V或5V供电。内部上电复位功能确保了受控的上电过程，复位输入允许外部重新初始化，使能输入则可同时禁用所有输出和诊断功能。

关键特性

通信与控制

• SPI通信：支持16位SPI通信，具备奇偶校验和帧错误检测功能，确保数据传输的准确性。
• 兼容输入：3.3V/5V兼容的并行和串行控制输入，提供了灵活的控制方式。
• 输出驱动：3.3V/5V兼容的串行输出驱动器，满足不同电源需求。

故障检测与诊断

• 独立监测：每个通道可独立监测外部MOSFET的漏极电压，检测故障状况。
• 可编程阈值：短路负载故障检测阈值可通过外部编程参考电压和内部比率值进行完全编程，每个通道可选择不同的检测阈值。
• 故障恢复：每个通道的故障恢复操作可编程，可选择锁存关闭或自动重试模式。
• 状态信息：每个通道的状态信息通过3位编码表示故障类型，可通过SPI通信获取。

其他特性

• 封装优势：采用可焊侧翼无铅封装，符合环保要求。
• 汽车级认证：具有NCV前缀，适用于汽车和其他有特殊要求的应用，符合AEC - Q100标准，具备PPAP能力。

引脚与参数

引脚描述

该器件采用32引脚QFN暴露焊盘封装，各引脚功能明确，如FLTREF用于模拟故障检测阈值，DRN0 - DRN5用于模拟漏极反馈，GAT0 - GAT5用于模拟栅极驱动等。详细的引脚功能可参考数据手册中的引脚描述表格。

电气参数

• 电源电压：不同电源引脚有各自的电压范围，如VLOAD为7.5 - 18.0V，VCC1为4.75 - 5.25V等。
• 电流参数：包括各电源引脚的工作电流、待机电流等，如VCC1电源的工作电流ICC1A在特定条件下为2.80 - 5.0mA。
• 温度范围：结温范围为 - 40°C至150°C，存储温度范围为 - 65°C至150°C。

工作原理

上电/下电控制

内部上电复位（POR）监测VCC1电压，在电压不足时将所有GATX输出拉低，直到电压足够以实现对器件的正常控制。当VCC1超过POR阈值时，器件初始化并准备接收输入数据；当VCC1在掉电过程中低于POR阈值时，FLTB标志禁用，所有GATX输出被拉低。

RSTB和ENB输入

• RSTB：低电平有效，可通过外部信号复位器件。当RSTB为低电平时，所有GATX输出、定时器时钟、SPI和FLTB标志均被禁用；当RSTB变为高电平时，SPI和FLTB重新启用。
• ENB：低电平有效，提供全局使能功能。当ENB为高电平时，禁用所有GATX输出和诊断功能，并重置自动重试定时器；当ENB变为低电平时，故障输出重新启用。

SPI通信

NCV7518是16位从设备，通过SPI协议与主机进行通信。通信过程中采用奇偶校验和帧错误检测，确保数据的准确性。当CSB引脚变为低电平时，主机发起通信，输出数据从SO引脚以MSB优先的方式发送，输入数据从SI引脚以MSB优先的方式接收。

寄存器结构

该器件包含多个寄存器，如Gate & Mode Select（R0）、Diagnostic Pulse Select（R1）等，每个寄存器具有特定的功能。通过对这些寄存器的编程，可以实现对通道的控制、故障检测阈值的设置、诊断脉冲的执行等功能。

故障检测与处理

短路负载检测

通过将外部参考电压施加到FLTREF输入，为所有通道提供公共参考。短路负载检测阈值可通过SPI编程，每个通道可独立选择不同的阈值。当通道的DRNX反馈电压在开启消隐或滤波时间结束后大于所选的故障参考电压时，检测到短路负载故障。

开路负载和短路到地检测

使用与VLOAD成比例的参考电压和偏置电流的窗口比较器，在通道关闭时检测开路负载或短路到地故障。通过比较DRNX反馈电压与参考电压，判断是否存在故障。

故障标志（FLTB）

开漏低电平有效故障标志输出可向主机控制器提供即时故障通知。所有通道的故障检测结果通过逻辑或运算连接到该标志，多个器件的FLTB输出可通过线或连接到一个公共上拉电阻。

应用指南

硬件连接

• 未使用的DRNX输入应连接到VLOAD，以防止误检测开路负载故障。
• 未使用的并行输入应连接到GND，未使用的复位或使能输入应分别连接到VCC1或GND。
• 为了获得最佳的短路负载检测精度，外部MOSFET源极应采用星形连接，NCV7518的GND引脚和故障参考电压分压器的下电阻应采用开尔文连接。

故障恢复

• 锁存关闭恢复：当选择锁存关闭模式时，检测到故障后相应的GATX输出将被锁存关闭。可通过禁用并重新启用器件（通过ENB输入）来实现所有通道的恢复，或通过读取状态寄存器并执行诊断脉冲来实现选定通道的恢复。
• 自动重试模式：选择自动重试模式时，检测到故障后相应的GATX输出将在故障重试时间（tFR）内关闭。在重试定时器激活期间，忽略开启消隐时间的输入变化。

其他注意事项

• 考虑自动重试故障恢复行为对功耗和EMI的影响。
• 可通过在每个通道的栅极电路中使用串联电阻或电阻和二极管来调整驱动器的压摆率和开启/关闭对称性，但这可能会增加MOSFET的开关损耗。
• 在选择外部组件时，需考虑通道故障消隐定时器，以避免误检测故障。

总结

NCV7518/NCV7518A可编程六通道低侧MOSFET预驱动器凭借其丰富的功能、灵活的控制方式和可靠的故障检测与处理能力，为汽车级应用提供了出色的解决方案。电子工程师在设计相关电路时，可根据具体需求合理配置寄存器，优化硬件连接，以充分发挥该器件的性能。你在使用这款器件的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。