【導(dǎo)讀】隨著汽車車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)和智能終端中的電機(jī)及電磁閥功能不斷豐富，系統(tǒng)對(duì)大電流驅(qū)動(dòng)的需求日益增長(zhǎng)，這對(duì)H橋直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)提出了新的挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)“預(yù)驅(qū)+外置MOS”的分立方案不僅器件多、PCB占用面積大，而且在狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大電流驅(qū)動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)各類問題，系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜、故障定位困難，制約了整機(jī)模塊的小型化與可靠性提升。
NSD7308系列具備40V耐壓、12A峰值輸出電流，內(nèi)部MOS導(dǎo)通電阻低至84mΩ (HS+LS)，輸出壓擺率（Slew Rate）和輸出電流閾值（Itrip）均可配置，并內(nèi)置電流采樣，提供全面的診斷與保護(hù)功能，包括開路/短路診斷、過流、過溫、欠壓和過壓保護(hù)。該系列提供硬件輸入和SPI輸入兩種版本，無論是大電流帶載能力、緊湊的尺寸，還是完備故障診斷能力，均表現(xiàn)出色，可幫助客戶簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)、提升可靠性并降低BOM成本。
NSD7308系列提供車規(guī)和工規(guī)兩種版本，車規(guī)版本滿足AEC?Q100 Grade 1標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛適用于車身電子中的有刷電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU閥門、空氣懸架CDC等應(yīng)用場(chǎng)景。工規(guī)版本適用于智能電器、電動(dòng)工具、自動(dòng)升降桌、清洗機(jī)器人等多元化智能終端設(shè)備。
大電流驅(qū)動(dòng)，具備強(qiáng)大帶載能力
NSD7308上下管總導(dǎo)通電阻僅為84mΩ，峰值輸出電流可達(dá)12A，可替代傳統(tǒng)“預(yù)驅(qū)+外置MOS”的分立方案，直接驅(qū)動(dòng)中大功率的有刷電機(jī)及電磁閥等負(fù)載。
實(shí)際對(duì)比測(cè)試表明，相較于國(guó)產(chǎn)同類產(chǎn)品，NSD7308在常溫及85℃環(huán)溫下均具備更優(yōu)的溫升表現(xiàn)，在高溫環(huán)境下?lián)碛懈鼜?qiáng)的PWM帶載能力；同時(shí)，無論直流還是PWM工況下，NSD7308的OCP觸發(fā)電流閾值顯著更高，展現(xiàn)出更強(qiáng)的沖擊電流承載能力，為復(fù)雜負(fù)載工況下的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。
常溫下直流帶載溫升測(cè)試：Ta=25℃ (PH/EN mode, IN1/IN2=1/1, VM=13.5V)，帶載后待IC溫度穩(wěn)定30分鐘以上，使用測(cè)溫槍進(jìn)行IC表面溫度測(cè)量。如下圖示，溫升明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)友商的同類產(chǎn)品。
圖1 常溫下直流帶載5.5A的芯片溫升對(duì)比
85°C環(huán)溫下直流帶載溫升測(cè)試：Ta=85℃ (PH/EN mode, IN1/IN2=1/0, VM=13.5V)，帶載后待IC溫度穩(wěn)定30分鐘以上，使用測(cè)溫槍進(jìn)行IC表面溫度測(cè)量。如下圖示，溫升優(yōu)于國(guó)產(chǎn)友商的同類產(chǎn)品。
圖2 85°C環(huán)溫下直流帶載4A的芯片溫升對(duì)比
85°C環(huán)溫下最大PWM帶載能力測(cè)試：Ta=85℃, PWM mode (10kHz PWM, 負(fù)載1ohm+1mH, VM=13.5V)，如下圖示，最大PWM帶載電流能力優(yōu)于國(guó)產(chǎn)友商的同類產(chǎn)品。
圖3 85°C環(huán)溫下最大PWM帶載電流對(duì)比
不觸發(fā)OCP的最大沖擊電流測(cè)試：Ta=25℃ (15kHz PWM, 負(fù)載 2mH+1Ω, VM=25V)，如下圖所示，不論是DC負(fù)載還是PWM帶載，OCP過流閾值都大幅高于國(guó)產(chǎn)友商的同類產(chǎn)品。
圖4 不觸發(fā)OCP的最大DC沖擊電流對(duì)比
（圖中：紫色為IPROPI電壓，綠色為負(fù)載電流，藍(lán)色為OUT1電壓，黃色為OUT2電壓）
圖5 不觸發(fā)OCP的最大PWM沖擊電流對(duì)比
（圖中：紫色為IPROPI電壓，綠色為負(fù)載電流，藍(lán)色為OUT1電壓，黃色為OUT2電壓）
內(nèi)部集成電流采樣和電流調(diào)節(jié)功能，減少系統(tǒng)面積和成本
NSD7308集成電流采樣功能，無需外部采樣電阻和電流運(yùn)放即可實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)。結(jié)合VQFN14倒裝封裝技術(shù)，NSD7308可實(shí)現(xiàn)3mm*4.5mm的超小封裝尺寸，特別適用于緊湊空間。
NSD7308可通過IPROPI管腳，按比例輸出內(nèi)部MOS管的正向?qū)娏鳎磸腄rain到Source的電流）。在H-Bridge模式下，IPROPI輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)下管MOS電流之和的比例信號(hào)，即(ILS1+ILS2)/AIPROPI；在半橋（Half-Bridge）模式下，IPROPI輸出對(duì)應(yīng)兩個(gè)上管MOS電流之和的比例信號(hào)，即(IHS1+IHS2)/AIPROPI。
此外，NSD7308還集成了電流調(diào)節(jié)功能，且電流調(diào)節(jié)閾值Itrip可配置。當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定的Itrip閾值時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)執(zhí)行電流調(diào)節(jié)功能，抑制電機(jī)啟動(dòng)或堵轉(zhuǎn)等工況下的過大電流，降低芯片過熱風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，該功能也可用于負(fù)載電流及扭矩的精確控制。
支持多工況負(fù)載狀態(tài)診斷，精準(zhǔn)定位故障
NSD7308支持輸出端負(fù)載狀態(tài)診斷，可在電機(jī)啟動(dòng)前或運(yùn)行過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，提升系統(tǒng)可靠性。芯片支持兩種檢測(cè)模式：待機(jī)模式下的負(fù)載檢測(cè)（OLP）和工作模式下的負(fù)載開路檢測(cè)（OLA）。
待機(jī)模式下的負(fù)載檢測(cè)(OLP)
芯片通過配置輸入引腳狀態(tài)，依次使能內(nèi)部上拉和下拉電阻，測(cè)量OUTx端電壓，并與內(nèi)部比較器的電壓閾值進(jìn)行比較，從而檢測(cè)診斷以下異常：
輸出端對(duì)電源VM或者地GND短路（阻值<100Ω）
全橋負(fù)載或半橋低邊負(fù)載開路（阻值＞2kΩ）
半橋高邊負(fù)載開路（阻值＞10kΩ）
工作模式下的負(fù)載開路檢測(cè)(OLA)
支持高邊續(xù)流和低邊續(xù)流兩種工況，可根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)模式和負(fù)載連接方式進(jìn)行實(shí)時(shí)開路檢測(cè)：
全橋模式（Full-Bridge）：芯片通過檢測(cè)死區(qū)時(shí)間內(nèi)低邊續(xù)流MOS管體二極管的導(dǎo)通壓降，并與內(nèi)部VOLA電壓閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)開路檢測(cè)。
半橋模式（Half-Bridge），驅(qū)動(dòng)對(duì)地負(fù)載：芯片通過檢測(cè)死區(qū)時(shí)間內(nèi)低邊續(xù)流MOS管體二極管的導(dǎo)通壓降，并與內(nèi)部VOLA電壓閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)開路檢測(cè)。
半橋模式（Half-Bridge），驅(qū)動(dòng)對(duì)電源負(fù)載：芯片通過檢測(cè)死區(qū)時(shí)間內(nèi)高邊續(xù)流MOS管體二極管的導(dǎo)通壓降，并與內(nèi)部VOLA電壓閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)開路檢測(cè)。
封裝與選型
納芯微H橋直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)NSD7308系列現(xiàn)已全面量產(chǎn)，具備更小內(nèi)阻、更大驅(qū)動(dòng)電流的NSD7305系列也即將送樣，產(chǎn)品兼具高集成度、小尺寸與高可靠性，可在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。
圖6 NSD7308系列選型表
納芯微MotivDrive?：面向汽車、工業(yè)和智能終端市場(chǎng)的高可靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案
MotivDrive?是納芯微傾力打造的電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品家族，以高集成、安全可靠、品類豐富為核心優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品覆蓋直流有刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、直流無刷電機(jī)的集驅(qū)和預(yù)驅(qū)（NSD7系列、NSD8系列、NSD3系列），繼電器、電磁閥與螺線管的低邊驅(qū)動(dòng)（NSD56系列、NSD1x4系列）等多種品類。
MotivDrive?電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品支持高精度電流采樣，并集成過流、過溫、欠壓保護(hù)及堵轉(zhuǎn)、負(fù)載開路檢測(cè)等全面的保護(hù)與診斷功能，幫助客戶減少外圍器件，實(shí)現(xiàn)小型化與高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
關(guān)于納芯微
納芯微電子（簡(jiǎn)稱納芯微，股票代碼：688052.SH/02676.HK）是高性能高可靠性模擬及混合信號(hào)芯片公司，聚焦傳感器、信號(hào)鏈、電源管理三大產(chǎn)品方向，為汽車、可再生能源與電源、工業(yè)自動(dòng)化、智能終端等行業(yè)提供全鏈路半導(dǎo)體解決方案。
從綠色能源、智慧出行到智能終端，納芯微致力于通過持續(xù)的技術(shù)突破與應(yīng)用創(chuàng)新，構(gòu)筑面向物理 AI 時(shí)代值得信賴的芯基建。
結(jié)論
NSD7308 是納芯微 MotivDrive? 電機(jī)驅(qū)動(dòng)家族一款高集成 H 橋方案，直接替代傳統(tǒng)分立預(yù)驅(qū) + MOS 架構(gòu)，在緊湊封裝內(nèi)兼顧大電流帶載、優(yōu)秀高溫溫升特性和較強(qiáng)的沖擊電流耐受能力。內(nèi)置電流采樣、可配置限流閾值、多模式負(fù)載診斷，很好解決了大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)小型化、可靠性、故障檢測(cè)的痛點(diǎn)，同時(shí)覆蓋汽車和工業(yè)智能終端兩大市場(chǎng)。隨著 NSD7308 量產(chǎn)、NSD7305 后續(xù)推出，納芯微將進(jìn)一步豐富 H 橋驅(qū)動(dòng)矩陣，給電機(jī)、電磁閥負(fù)載的設(shè)計(jì)提供更多選型支撐。
