Onsemi NCV7693：汽车LED灯控制器的技术剖析与应用

在汽车电子领域，LED灯的应用越来越广泛，而一款性能优异的LED灯控制器对于实现高效、可靠的照明系统至关重要。今天，我们就来深入了解一下Onsemi的NCV7693汽车LED灯控制器。

文件下载：NCV7693-D.PDF

一、产品概述

NCV7693是一款能够驱动多个外部开关组件以实现3种独立功能的设备。它可以通过适当选择占空比和电池电压来调节每个LED串中的平均电流，其目标应用主要是汽车后组合灯。每个独立的驱动器都有自己的诊断功能，可检测开路负载、接地短路或电池短路等情况。

LED的平均亮度水平可以通过适当的占空比控制和与开关晶体管串联的外部电阻轻松编程。而且，单个NCV7693设备就可以操作多个LED串，它采用TSSOP - 14封装。

二、产品特性

1. 控制与诊断

• 3x脉冲宽度调制（PWM）控制：能够精确控制LED的亮度，满足不同的照明需求。
• 独立诊断反馈：每个功能都有独立的诊断反馈，方便及时发现和处理故障。

2. 灵活性与保护

• 外部开关设备：支持宽电流范围的灵活性，可根据实际需求选择合适的外部开关设备。
• 外部电阻定义最大电流：通过外部电阻可以方便地定义LED串的最大电流。
• 故障诊断：具备开路LED串诊断、短路LED串诊断功能，能有效检测各种故障情况。
• 热关断诊断和保护：当设备内部温度过高时，会自动进行热关断保护，防止设备损坏。
• PWM输入引脚短路保护：保护设备免受PWM输入引脚短路的影响。

3. 其他特性

• 多LED串控制：可以同时控制多个LED串，提高了系统的集成度。
• TSSOP - 14封装：封装形式便于安装和使用。
• AEC - Q100合格且具备PPAP能力：符合汽车电子的严格标准，保证了产品的可靠性和质量。
• 环保特性：这些设备无铅、无卤素/无溴化阻燃剂，并且符合RoHS标准。

三、应用领域

• 后组合灯（RCL）：为汽车后部提供照明和信号指示。
• 日间行车灯（DRL）：提高车辆在白天的可见性。
• 雾灯：在恶劣天气条件下提供更好的照明。
• 高位刹车灯（CHMSL）阵列：增强刹车信号的可见性。
• 转向信号和其他外部调制应用：实现各种信号指示功能。

四、引脚功能描述

TSSOP - 14封装	标签	描述
1	VS	汽车电池输入电压
2	IO1	输出SW1的逻辑输入1，用于开/关控制和诊断反馈，拉高时输出开启
3	IO2	输出SW2的逻辑输入2，用于开/关控制和诊断反馈，拉高时输出开启
4	IO3	输出SW3的逻辑输入3，用于开/关控制和诊断反馈，拉高时输出开启
5	NC	未连接
6	TSTEN	仅用于测试目的，正常运行时必须连接到GND引脚
7	NC	未连接
8	GND	接地
9	SW3	外部晶体管的开关驱动器3
10	FB3	SW3的错误检测反馈引脚
11	SW2	外部晶体管的开关驱动器2
12	FB2	SW2的错误检测反馈引脚
13	SW1	外部晶体管的开关驱动器1
14	FB1	SW1的错误检测反馈引脚

五、电气特性

1. 一般参数

• 电源电流：在VS = 14 V，所有IOx = 0 V时，典型值为5.2 μA。
• 欠压锁定：VS上升时，典型值为3.35 V。
• 欠压锁定迟滞：典型值为500 mV。
• 热关断（TSD）：典型值为170°C。
• 热迟滞：典型值为15°C。

2. 输出源电流

不同温度范围下，输出源电流有所不同。例如，在 - 40°C ≤ TJ ≤ +25°C，SWx = 0.7 V时，典型值为50 mA；在 +25°C ≤ TJ ≤ +125°C，SWx = 0.7 V时，典型值为30 mA。

3. 故障检测

• 开路负载检测：当LED驱动器开启（PWM为高电平），且FBx引脚电压低于0.85 V超过22 μs时，激活开路负载错误。
• 接地短路检测：当LED驱动器关闭（PWM为低电平），且FBx引脚电压低于0.85 V超过22 μs时，锁定接地短路。
• 短路到VS检测：当驱动器开启（PWM为高电平），VS和FBx之间的电压小于1.2 V超过10 μs时，检测到短路到VS。

六、典型性能特性

文档中给出了用户相关输入和输出的等效原理图，这些图是电路的简化表示，有助于工程师更好地理解设备的工作原理。

七、详细操作说明

1. 输出驱动

NCV7693通过与LED和电阻串联的外部开关晶体管提供低侧电流驱动。在正常操作中，电阻上的压降加上晶体管的VCE或VDS应高于1V。调光通过IC的IOx引脚的专用PWM实现。

外部LED的平均电流计算公式为：[I{LED }=frac{left(VS - V{F}-V{DROP}right)}{R} × DC] 其中，VS是汽车电池输入电压，(V{F})是LED正向电压之和，VDROP是所选BJT的饱和电压(V{CEsat})或NMOSFET的(V{DS})，DC是IOx引脚输入的占空比，R是与LED串联的电阻（典型值范围在50 - 100 Ω之间）。

2. 故障检测

• 开路负载检测：当检测到开路负载时，IOx引脚被拉低至典型值3.15 V，允许控制器在PWM输入信号为高电平时检测到错误。在开路负载条件下，驱动器保持激活状态。
• 接地短路检测：当检测到接地短路时，IOx引脚被拉低至典型值3.15 V，允许控制器在PWM输入信号为高电平时检测到错误。在接地短路条件下，驱动器保持激活状态。
• 短路到VS检测：当检测到短路到VS时，IOx引脚被拉低至典型值3.15 V，驱动器关闭。

3. 热关断

热关断电路会检查设备的内部结温。当内部温度超过热关断阈值时，经过短暂的滤波时间后，输出通道会关闭。同时，IOx引脚被拉低至典型值3.15 V，允许控制器检测到错误。

八、总结

Onsemi的NCV7693汽车LED灯控制器具有丰富的功能和良好的性能，能够满足汽车LED照明系统的多种需求。其独立的诊断功能、宽电流范围的灵活性以及多种保护机制，为汽车照明系统的可靠性和稳定性提供了有力保障。工程师在设计汽车LED照明系统时，可以考虑使用NCV7693来实现高效、可靠的照明控制。

大家在使用NCV7693的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。