探索 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，对于高效、可靠且具备保护功能的半桥驱动器的需求日益增长。onsemi 的 NCV7723B 六通道半桥驱动器便是一款满足这些需求的优秀产品。本文将深入剖析 NCV7723B 的特性、应用、电气参数以及工作原理，为电子工程师们在设计相关系统时提供有价值的参考。

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产品概述

NCV7723B 专为汽车和工业运动控制应用而设计，拥有六个半桥输出通道，可实现三个独立的全桥配置负载。它具备独立的控制和诊断功能，驱动器能在正向、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，输出 1 和 2 还能通过外部 PWM 信号进行控制。

产品特性

低静态电流睡眠模式

NCV7723B 具有低静态电流睡眠模式，在不使用时可降低功耗。高侧和低侧驱动器以半桥配置连接，集成了续流保护功能，典型电流为 500 mA，峰值电流可达 1.1 A，导通电阻 (R_{DS(on)}) 典型值为 0.8 Ω。

丰富的保护功能

该产品具备多种保护功能，包括欠压和过压锁定、过流保护、过温保护以及欠载检测等。这些保护功能能够有效防止设备在异常情况下损坏，提高系统的可靠性。

高速 SPI 通信

支持 5 MHz 的 SPI 通信，16 位帧错误检测功能确保了数据传输的准确性。此外，它还与多个 8 位设备兼容，可实现菊花链连接，方便扩展系统。

符合多种电压系统

兼容 3.3 V 和 5 V 系统，适用于不同的应用场景。

汽车级应用

带有 NCV 前缀，适用于汽车及其他需要独特站点和控制变更要求的应用，符合 AEC - Q100 标准，具备 PPAP 能力，并且是无铅设备。

引脚功能描述

NCV7723B 采用 SSOP24 NB EP 封装，各引脚功能如下：	Pin# SSOP24	Symbol	Description
1	GND	接地，必须与其他 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，该引脚应与 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，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，该引脚应与 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，必须与其他 GND 引脚外部连接
13	GND	接地，必须与其他 GND 引脚外部连接
14	OUT3	半桥输出 3
15	NC	无连接，该引脚应与 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，该引脚必须与 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，若未使用则连接到地或浮空
18	PWM2	输出 2 的外部 PWM 输入，3.3 V / 5 V (TTL) 兼容，内部下拉，若未使用则连接到地或浮空
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，该引脚必须与 VS2 外部连接
22	NC	无连接，该引脚应与 PCB 板上的任何走线或过孔隔离
23	OUT2	半桥输出 2
24	GND	接地，必须与其他 GND 引脚外部连接
EPAD		外露焊盘，连接到 GND 或不连接

电气特性

电源特性

在睡眠模式下，电源电流（VS1 + VS2）典型值为 1.0 - 2.5 μA，VCC 电源电流典型值为 2.0 - 5.0 μA。在活动模式下，电源电流（VS1 + VS2）典型值为 0.5 - 1.0 mA。

输出特性

输出电流范围为 -2.0 A 至 2.0 A，导通电阻 (R_{DS(on)}) 典型值为 0.8 Ω。

保护特性

过流关断阈值为 2.0 A，欠载检测阈值（低侧）为 2.5 - 7.5 mA。

开关特性

高侧关断时间典型值为 20 μs，低侧导通时间典型值为 120 μs，低侧关断时间典型值为 10 - 50 μs。

热响应特性

热警告温度为 120 - 170 °C，热警告迟滞为 20 °C，热关断温度为 150 - 200 °C，热关断迟滞为 20 °C。

详细操作说明

SPI 通信

NCV7723B 采用 16 位全双工 SPI 通信进行设备配置、驱动器控制和状态数据读取。设备必须在使能状态（EN = H）下才能进行 SPI 通信。SPI 输入为 TTL 兼容，SO 输出高电平由施加的 VCC 定义。

SPI 通信帧格式如下：

1. 在 CSB 周期之前，将 SI 和 SCLK 置低。
2. CSB 置低以开始串行数据帧，伪位 PRE_15 立即在 SO 上可用。
3. SI 数据在 SCLK 的每个上升沿移入，从最高有效位（MSB）SRR 开始。
4. SI 数据在 SCLK 的每个下降沿被识别。
5. 当前 SO 数据在 SCLK 的每个上升沿同时移出，从最高有效位（MSB）OCS 开始。
6. CSB 置高以结束帧，SO 变为三态。
7. 如果未检测到帧错误，最后 16 位时钟输入到 SI 的数据将被传输到设备的数据寄存器，否则整个帧将被忽略，先前的输入数据将被保留。

菊花链操作

NCV7723B 支持与多个 16 位和 8 位设备进行菊花链操作，前提是这些设备具有兼容的 SPI 协议。CSB 和 SCLK 并行连接到链中的每个设备，而 SO 和 SI 则在每个设备之间串联连接。

电源控制

VCC 电源输入为设备的逻辑核心供电，具有电源上电复位（POR）功能，确保在电源施加时桥输出和 SO 驱动器保持高阻抗。SPI 通信和正常设备操作在 VCC 上升到 POR 阈值以上且 EN 保持高电平时可以进行。

VS1 和 VS2 电源输入为各自的输出驱动器供电，监测 VSx 输入以确保电源保持在推荐的工作范围内。如果 VSx 电源进入欠压或过压区域，输出驱动器将切换到高阻抗状态，但命令和状态数据将被保留。

驱动器控制

NCV7723B 可以通过 SPI 灵活控制每个半桥驱动器通道。同一通道的高侧（HSx）和低侧（LSx）驱动器不能同时激活，在同一通道的 HSx 和 LSx 驱动器之间切换时会施加非重叠延迟，以防止电流直通。

PWM 控制

输出 1 和 2 可以通过两种方式进行控制：通过正常的 SPI 控制或外部 PWM 信号。例如，要使用外部 PWM 控制 OUT1 高侧，可按以下步骤操作：

1. 发送命令 0b0000000000000010 (0x0002)，配置 OUT1 为高侧（HBCNF1），禁用 OUT1 SPI 使能（HBEN1）。
2. 将逻辑电平 PWM 信号应用于 PWM1。

诊断、保护和状态报告

诊断功能分类

NCV7723B 的诊断功能分为监督功能和保护功能：	Name	Class	Function
TSD	Protection	热关断
OCS	Protection	过流关断
PSF	Protection	欠/过压锁定（OVLO = 1）
ULD	Protection	欠载关断
HBSTx[1:0]	Supervisory	半桥 X 输出状态
TW	Supervisory	热警告

输出状态与故障恢复

不同故障情况下的输出状态和恢复方式如下：	Fault	Qualifier	OUTx State	OUTx Recovery	OUTx Recovery Scope
TSD	-	→ Z	Send SRR	All Outputs
OCS	-	→ Z	Send SRR	All Outputs
PSF – VSOV	OVLO = 1	→ Z → Y n	Y n+1	Auto*	All Outputs
OVLO = 0	Unaffected	-	-
PSF – VSUV	-	→ Z → Y n	Y n+1	Auto*	All Outputs
ULD	ULDSC = 1	→ Z	Send SRR	All Outputs
ULDSC = 0	Unaffected	-	-
TW	-	Unaffected	-	-

状态信息检索

在每个 SPI 帧期间检索当前状态信息。为了保留设备配置和输出状态，在状态检索帧期间必须发送先前的 SI 数据模式。

状态寄存器复位 - SRR

发送 (SRR = 1) 可清除状态内存并重新激活所有通道的故障输出。必须与 SRR 一起发送先前的 SI 数据模式以保留设备配置和输出状态。

典型应用

NCV7723B 适用于汽车和工业领域，特别是 HVAC 应用中的直流电机管理。其丰富的功能和保护特性能够确保电机的稳定运行，提高系统的可靠性和安全性。

总结

onsemi 的 NCV7723B 六通道半桥驱动器是一款功能强大、性能可靠的产品，具备多种保护功能和灵活的控制方式，适用于汽车和工业运动控制应用。电子工程师们在设计相关系统时，可以充分利用 NCV7723B 的特性，提高系统的性能和可靠性。你在使用类似半桥驱动器时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。