纳芯微推出40V车规级半桥驱动NSD830x，纵享舒适智能的驾乘体验

发布时间：2022-09-29 13:25
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2267

　　纳芯微全新推出NSD830x-Q1系列多通道半桥车规级驱动芯片，该系列产品包含NSD8308（8通道）和NSD8306（6通道）两款产品，内部均集成多通道半桥驱动和N-MOS功率级，支持多种负载类型。

纳芯微推出40V车规级半桥驱动NSD830x，纵享舒适智能的驾乘体验

　　图1：电机/LED/感性负载

　　如上图1所示，通过SPI配置，该款产品能够实现全桥与半桥驱动模式，支持直流有刷电机，双极性步进电机，继电器和LED等。在汽车系统中，该方案可被广泛应用于空调风门控制，电动后视镜与区域控制器。

纳芯微推出40V车规级半桥驱动NSD830x，纵享舒适智能的驾乘体验

　　NSD830x-Q1

　　产品性能

　　- 工作电压范围较宽：4.5V-36V（耐压40V）

　　- 导通电阻（HS + LS）：1.5 Ω

　　- 峰值电流1.3A/1.7A

　　- 支持时钟斩频功能以满足汽车EMI要求

　　- PWM生成器支持寄存器配置预设频率与占空比

　　- 负载诊断

　　- 欠压保护与过压保护

　　- 工作温度：-40°C~125°C

　　- AEC-Q100认证

　　- 封装形式：HTSSOP-24

　　NSD830x-Q1不但能够提供SPI接口与多通道驱动模式，为了使其能更灵活地支持多种负载，还额外配备了多种特色功能：

　　PWM生成器

　　NSD8308/NSD8306-Q1配备有PWM生成器，可以通过配置寄存器来调节PWM频率与占空比，对直流有刷电机进行调速，对LED进行调光，以此来降低主控芯片的工作负载，节约I/O资源。

　　PWM生成器能够支持80-2,000Hz的频率范围，8 Bit分辨率的占空比，即意味着该系列产品能够支持0-100%范围的占空比，0-255范围内的细分度变化。

　　在直流有刷电机的应用中，即使主控芯片不深度介入PWM生成器，电机负载也能够在PWM生成器的协助下实现软启动和调速功能，在LED负载的应用中实现简易PWM调光功能。如图4所示，当寄存器设置输出为100Hz，占空比为25%/50%/75%时，其对应通道能够精确匹配寄存器配置的频率与占空比。

　　输出限流功能

　　电机与其他负载系统在设计时会在输出端并联小电容，可以减少电磁干扰，或是增强抗干扰能力，输出限流功能与传统过流保护功能相比，能确保输出级提供更长时间的峰值电流以支持容性负载。

　　NSD8308/NSD8306-Q1可同时对半桥上桥臂与下桥臂提供限流保护功能，当出现短路或过流现象，且负载电流超过芯片定义阈值时，输出即进入限流模式。与传统过流保护功能相比，限流功能对“误报”的容错率更高，避免容性负载或寄生参数导致的瞬态电流触发保护功能，影响设备正常运行。

　　负载诊断功能

　　智能汽车对整车系统负载工作状态的监控和诊断要求日益提高，NSD8308/NSD8306-Q1可提供智能负载诊断功能，用以车机系统判断负载连接状态，如果出现短路或者断路情况，外部控制器可以通过芯片内部的寄存器获取每个独立通道的状态信息。

　　该系列产品诊断功能可全面覆盖各种负载的工作状态，支持多种负载连接方式，包括：半桥，全桥，高边与低边。离线模式下（驱动输出为关闭状态），可帮助系统实现开路诊断，对电池短路诊断，对地短路诊断；在线模式下（驱动输出为工作状态），可实现开路诊断，限流保护功能。对应输出通道的状态与警报可以通过SPI获取对应寄存器上的信息，进而上报至主控制器。


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　　据行业报告显示，2023年全年中国中央空调的市场实现了4.6%的增长，继2022年市场下滑后重新迎来了一波增长。其中工程项目占总市场的70%，市场占有率有小幅增长，增长率为5.7%;而家装零售市场占比仅为30%，增长率也仅有2.1%，增长相对比较缓慢。　　2023年中国中央空调市场占比前三的产品类别分别为：多联机组，单元机组和离心机组。其中多联机的使用占比最高，高达48.7%，位居第一;其次为单元机组，占比为18.8%。　　(数据来源：艾肯网)　　多联机组中央空调得到高速增长主要原因是其安装成本便宜、使用灵活、能效高，因此得到了市场的广泛欢迎，尤其是新兴行业的火热助推了工程项目市场的增长，成为其快速增长的主要推动力。　　多联机组中央空调采用“一拖多”的架构，即由一个室外机带动多个室内机，室内机可以单独安装在不同房间里，每个室内机都会对应一个线控器，通过反馈的温度、湿度等信息，可以自动调节出风口、风量以及制冷、制热功率等，以保持舒适的室内温度。多联机的技术趋势主要为两个方向，一是节能降噪，即需要室外机甚至室内机都有变频能力;二个是高舒适度和节能环保，即对空调的风量和温湿度进行更加精准的控制，同时减少空调制冷介质冷媒的泄露。　　纳芯微具有丰富的传感器产品组合，能够满足人们提高舒适度的要求，并符合绿色环保的趋势。　　点击查看纳芯微应用于中央空调的传感器解决方案　　此外，纳芯微还能够提供丰富的模拟IC解决方案。如下图所示，为多联机组的室外机和室内机系统框图，上半部分为室外机，下半部分为室内机。室外机中用到大量的模拟IC，根据其电路拓扑所示，市电交流电输入经过PFC整理转换为高压直流电，然后供电给两个电机的母线。电机的驱动采用IGBT或IPM直接控制。由于MCU通常位于低压端，而IGBT位于高压端，因此需要隔离驱动器来控制这些功率管;同时，室外机和室内机之间需要通过RS485或CAN总线进行通信;由于这两套系统通常不共地，因此需要隔离接口。　　多联机系统框图　　一、纳芯微隔离类产品　　纳芯微隔离技术　　目前，市场上的主流隔离技术有三种：光耦隔离、磁耦隔离和容耦隔离。比起光耦隔离技术，容隔隔离技术采用耐压500V/μm的二氧化硅作隔离介质，耐压高且使用寿命长，可靠性和绝缘度很高，同时相较与磁耦隔离成本更低。纳芯微的隔离产品均基于容耦隔离技术进行开发，产品包括数字隔离器、隔离驱动、隔离接口、隔离运放等产品。　　此外，纳芯微的产品采用双边高压电容隔离技术，由两部分组成，左右各有一个Die，两者之间都有隔离电容，是一种双电容隔离方式，也叫增强型隔离。即使有一个电容损坏，还有另外一个电容，可以满足产品耐高压、长寿命、宽温度范围的需求。纳芯微的产品均通过了UL、VDE、CQC等各种认证。与此同时，纳芯微的容隔产品采用自有专利的Adaptive OOK®方式进行编码传输，高电平时发出一个高频正弦波，低电平时不发，然后进行解调，差分传输可以将一些共模干扰滤掉，以提高CMTI(共模瞬态抗扰度)，同时具有更低电磁辐射和更低误码率的优点，芯片鲁棒性也更高。　　1、隔离驱动　　· 带米勒钳位的隔离单管驱动NSI6601M　　随着母线电压或开关频率提高，在开关过程中会导致很高的dv/dt;同时为了实现小型化，受限的布局也会产生寄生阻抗，给驱动环路带来一些自身电感，dv/dt的充放电可能会出现回路震荡。因此为了防止震荡并满足高频化要求，需要采用带米勒钳位的隔离驱动。　　其工作原理为：伴随上下管打开产生的dv/dt，米勒电容会产生一个电流，如果驱动回路阻抗较大，因为米勒电容产生的电流会导致较大Gate电压，导致原本关闭的管子会误打开，使上下管短路，甚至损坏管子;带米勒钳位的隔离驱动可以提供非常低阻抗的回路路径，将米勒电流释放到地，使门级值钳位到很低的电压，防止管子打开。　　因此，很多空调或电源应用都选择带米勒钳位的隔离驱动，可以满足高频化要求，提供更稳定的电流输出，同时防止管子打开。综上，带米勒钳位的隔离驱动在防止震荡、满足高频化要求、提供低阻抗回路路径以及防止管子打开等方面具有重要作用。　　纳芯微隔离单管驱动NSI6601M已大量应用于空调压缩机，主要用来驱动IGBT。该产品驱动电流为5A，集成米勒钳位功能，CMTI高达150kV/μs。该产品有两种封装可选，一种是窄体SOIC-8，另一种是宽体SOIC-8。　　· 带保护功能的隔离单管驱动NSI68515　　空调的压缩机可能会出现IGBT短路，一种情况是上下管短路，会直接烧掉IGBT;另一种情况是电机对地短路，比如上管打开对地短路后，会有很大的电流流过IGBT直到电机的地，致使管子损坏，甚至损坏电机。因而带保护功能的隔离驱动产品能够有效功率管，保护系统。　　纳芯微隔离单管驱动NSI68515带DESAT保护功能，可检测DESAT脚的隔离耐压。当发生过流时，电压会出现一些变化，通过DESAT引脚检测过流情况，而后进行软关断，即在过流之后慢慢关断释放电流，减少电压过充，防止IGBT损坏，以保证系统稳定运行。　　NSI68515采用电流型输入，集成了米勒钳位、DESAT保护以及软关断等功能。CMTI高达150kV/μs，隔离工作耐压高达2121V DC，驱动电流高达5A，米勒钳位电流为4A，支持轨到轨输出，结温为150℃，能够很好满足空调压缩机的应用场景，目前该款产品已在主流中央空调中有大量使用。　　2、数字隔离器　　· 第二代数字隔离器NSI82xx系列　　第二代数字隔离器NSI82xx系列包含一通道、两通道、三通道、四通道和六通道的产品，封装类型很多，广泛支持各种系统设计和PCB布局。考察数字隔离器性能的一个主要指标是CMTI，纳芯微NSI82xx系列数字隔离器的CMTI比业内一些产品的裕量高1.5至2倍。在ESD方面，单面和双面都比竞品同类型产品裕量更高，单面ESD可达8000V，双面可达15kV。　　3、隔离接口　　· 三合一隔离接口NSIP8308x系列　　NSIP8308x系列是集成度非常高的三合一隔离接口，将数字隔离器、RS485接口以及电源集成在一起。集成隔离电源可以减少电源轨，仅用一路电源即可为芯片隔离供电。RS485接口产品的速率非常高，可达16MHz;CMTI可达±150kV/μs。NSIP8308x系列多款产品支持全双工和半双工。　　二、纳芯微其他模拟IC　　除了传感器和隔离类产品，纳芯微的非隔离驱动也在中央空调有着广泛的应用。其非隔离5A双通道低边驱动产品NSD1026V适用于空调PFC的IGBT驱动。其输入端可以耐受高达-10V的负压，同时具有5A反向电流功能，无需进行输出保护。由于需要驱动PFC低边的IGBT，因而在控制器、MCU和驱动器布局都可能产生一些寄生电感，并产生负压，在输入端两个地之间形成一个压差，使输入侧出现负压，输入侧产生-10V的负压可以保证芯片的稳定运行。　　另外，由于驱动器内部打线以及PCB走线会造成寄生电感，驱动器会因输出过冲震荡而损坏，如果能承受5A峰值反灌电流，就为过充能量提供了释放路径，可以在一些布局要求比较高的产品中使用。
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