汽车用八通道低侧继电器驱动芯片NCV7754：设计亮点与应用指南

在汽车电子系统设计领域，继电器驱动芯片发挥着至关重要的作用。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）推出的NCV7754八通道低侧继电器驱动芯片，它具备诸多出色特性，适用于多种汽车应用场景。

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芯片概述

NCV7754专为汽车应用打造，是一款八通道低侧驱动芯片，每通道驱动能力高达500 mA。它通过SPI端口实现输出控制，能方便地报告开路负载、过载和过热等故障情况。同时，还可通过INx引脚对输出进行并行控制（成对控制），并且设有专门的跛行回家模式引脚（LHI），能在启用OUT1 - OUT4的同时禁用OUT5 - OUT8。此外，每个输出驱动器都具备过载电流保护功能，还为感性负载配备了输出钳位电路。该芯片采用SSOP - 24融合引脚封装。

芯片特性

通道与驱动能力

NCV7754拥有8个通道，每个通道的低侧驱动器可提供500 mA的驱动电流，RDS(on)典型值为0.8 Ω，最大值为1.6 Ω，能满足大多数汽车负载的驱动需求。

控制方式

• SPI控制：采用16位SPI控制，具备帧错误检测（8位）功能，还支持菊花链连接，方便实现多个芯片的级联控制。
• 并行输入：设有并行输入引脚，可用于PWM操作，为设计提供了更多灵活性。

电源与功耗

• 电源兼容性：数字输入电源范围兼容3.3 V和5 V，能与不同的逻辑系统无缝对接。
• 低功耗模式：在睡眠和待机模式下具有低静态电流，有助于降低系统功耗。

故障报告与保护

• 故障检测：可检测开路负载（可选）、过载和过热等故障，并及时报告。
• 保护功能：每个输出驱动器都有过载电流保护，还设有输出钳位电路，可有效保护芯片和负载。

其他特性

• 上电特性：上电时不激活开路检测（适用于LED应用），避免LED误点亮。
• 复位功能：具备电源复位（VDD、VDDA）功能，确保系统稳定启动。
• 封装形式：采用SSOP - 24封装，内部引脚融合，且符合AEC - Q100标准，适用于汽车及其他有特殊要求的应用。

引脚说明

NCV7754的SSOP - 24封装共有24个引脚，各引脚功能如下：

• 接地引脚（GND）：多个接地引脚，且均为融合引脚，确保良好的接地性能。
• 输出引脚（OUTx）：8个输出引脚，分别对应8个通道的低侧驱动输出，需外接上拉设备才能正常工作。
• 电源引脚（VDD、VDDA）：VDD为数字电源，可选择3.3 V或5 V；VDDA为模拟电源，输入电压为5 V。
• 控制引脚（INx、LHI、EN）：INx用于并行控制输出；LHI为跛行回家模式输入，高电平有效；EN为全局使能引脚，高电平有效。
• SPI引脚（SO、SCLK、SI、CSB）：用于SPI通信，实现输出驱动控制和故障报告。

电气特性

电源电流

• 工作电流：在所有通道开启的ON模式下，VDDA的工作电流典型值为5 mA，VDD的工作电流典型值为0.5 mA。
• 静态电流：在全局待机模式和低Iq模式下，VDDA和VDD的静态电流都非常低，具体数值随温度变化而有所不同。

输出特性

• 输出晶体管RDS(on)：典型值为0.8 Ω，最大值为1.6 Ω。
• 过载检测电流：范围为0.5 A至0.95 A。
• 输出泄漏电流：在不同电压和温度条件下，输出泄漏电流有所不同。
• 输出钳位电压：范围为36 V至44 V。

数字接口特性

• 输入特性：数字输入具有一定的滞后特性，输入上拉电阻和下拉电阻的阻值也有明确规定。
• 输出特性：SO输出驱动与VDD电源连接，可兼容3.3 V和5 V逻辑系统。
• SPI时序：SCLK频率最高可达5 MHz，各信号的建立时间、保持时间等都有严格要求。

工作模式

上电与复位

VDD和VDDA都为芯片提供独立的上电复位功能。上电复位后，所有输入位设为1（OFF模式），所有输出位设为0，除TER位设为1。在LHI模式下，VDD的POR被忽略，芯片仅受VDDA的POR影响。

各种工作模式

• UVLO模式：当VDD或VDDA低于各自的POR阈值时，所有输出关闭。
• OFF模式：通过SPI控制（命令11）可关闭输出，可选择是否启用开路诊断电流。
• ON模式：通过SPI控制（命令10）可开启输出。
• 跛行回家模式（LHI）：LHI引脚为高电平时，使用IN1 - IN4控制OUT1 - OUT4，OUT5 - OUT8处于OFF模式。
• 低Iq模式：EN和LHI都为低电平时，可实现最低静态电流。
• 待机模式：通过SPI控制（命令00）可进入待机状态，禁用开路诊断电流。
• 输入模式：通过SPI控制（命令01）可使输出通道由INx输入引脚驱动。

应用场景

汽车车身控制单元

可用于控制汽车的各种继电器，如门锁、车窗、车灯等，实现对车身电气设备的精确控制。

汽车发动机控制单元

在发动机控制系统中，可驱动各种电磁阀和继电器，确保发动机的正常运行。

继电器驱动

直接驱动各种继电器，为继电器提供稳定的驱动电流。

LED驱动

由于上电时不激活开路检测，可避免LED误点亮，适用于汽车LED照明系统。

步进电机驱动

每个NCV7754芯片可驱动两个步进电机，通过特定的代码控制步进电机的运行方向和步数。

设计注意事项

故障清除

故障可通过SPI输入寄存器（命令00）或上电复位清除，在PWM操作中出现的故障必须通过SPI端口清除。

跛行回家模式

在跛行回家模式下，输入SPI命令被忽略，但仍可通过SPI端口报告过载和过热等故障。要重新启动驱动器，需切换LHI引脚状态或对VDDA进行上电复位。

传输错误检测（TER）

NCV7754可检测CSB变低后传输的位数，非8的倍数（最小16位）的位计数将在TER位报告为故障。TER位在特定情况下会被置1，可通过发送有效SPI命令清除。在TER状态检索时，SI应处于低电平，以避免误报。

菊花链连接

NCV7754支持菊花链连接，连接时需注意第一个16位数据为故障输出寄存器的诊断输出数据，后续应输入编程位。同时，要确保SCLK的时序要求，以保证数据的正确传输。

与8位设备的兼容性

由于具备帧检测电路，NCV7754可与8位设备兼容。但在使用时，需注意SCLK的时序要求，确保数据的正确采样和输出。

并行连接

为了更高效地控制多个SPI兼容设备，可采用并行连接方式。但这种方式需要额外的控制引脚，以分别控制每个设备的CSB引脚。

总之，NCV7754是一款功能强大、性能稳定的汽车用八通道低侧继电器驱动芯片。在设计汽车电子系统时，合理利用其特性和功能，可提高系统的可靠性和稳定性。各位工程师在实际应用中，是否遇到过类似芯片的使用难题呢？欢迎在评论区分享交流。