本系列文章将介绍安森美(onsemi)高边SmartFET的结构和设计理念，可作为了解该器件在特定应用中如何工作的指南。范围仅限于具有模拟电流检测输出的SmartFET。本系列文章将分为四部分，之前我们介绍了应用详情、功率FET和保护以及功率元件中集成的保护特性。今天为第三部分，将为大家介绍应用接口和控制以及开关特性的一部分内容。 点击文末的“赞”和“在看”，并发送截图和您的邮箱地址到后台，即可领取原版PDF文档哦~ 控制逻辑模块包括栅极驱动（电荷泵）电路、功率FET的保护和诊断控制。对于安森美高边器件系列，此模块的输入命令和输出信号可能因器件而异 （本部分将作出进一步说明）。功率FET的唯一直接接口输入为VD（或电池连接），直接输出为OUT或源极到功率FET的连接。以下电路图显示了这些引脚端子的推荐接口。
图37：安森美高边SmartFET的推荐引脚接口 正如在典型的汽车环境中一样，电源电压VBATT的极值受一系列齐纳保护二极管 (ZVD) 限制，容性网络 (CSUPPLY/CVD) 对电源线上的瞬态电涌滤波。虽然安森美高边 SmartFET 确实提供过压保护（在瞬态甩负载或用跨接引线发动汽车等情况下），但建议使用该电路接口，以避免器件在异常电源电压条件下工作。此外，当快速输出电流放电（如在限流关断情况下）产生的电感反激在漏极端子引发电压尖峰时，漏极端子的容性网络有助于抑制振荡并减少内部数字电路的馈通，从而帮助器件稳定工作。缺少这些电容可能会提高器件对电压瞬变的敏感度，进而影响内置数字定时器等的性能。在许多情况下，器件的EMI性能也是在连接有外部漏极和输出电容的假设下给出的。为了获得最大影响，建议将这些电容放置在应用PCB的漏极引脚附近，而齐纳电压抑制器通常放置在交流发电机附近。在应用中，应尽量减少VD到电源连接的寄生线缆阻抗，因为它会降低器件工作时可用的轨到轨电压。这在低电池电压情况下（例如冷启动）尤其具有挑战性，器件很难以标称保护和诊断能力运行。典型电源电压规格部分提及了典型工作电压范围。此外，在VBATT和VD之间有足够电位下降的情况下，输出至VBATT短路可能会造成逆向电流情况，这可能会给器件带来很大压力。 电阻RIN（在输入引脚）和RDEN（在诊断使能引脚）连接在微控制器和高边器件之间。应注意的是，安森美高边SmartFET系列中的不同器件可能采用不同的拓扑来通过数字信号使能/禁用诊断输出，术语 DEN 在这里用于通称目的。此外，根据具体的器件拓扑结构，输入命令也可以是高电平有效或低电平有效。除非另有说明，本文档在提到输入信号时，均认为它是高电平有效数字命令。与这些数字输入串联的电阻在发生过压事件时保护微控制器输出，并在电池反向工作时限制通过这些引脚的内部 ESD 结构 ZESD 的电流（见图 26）。另外，这些电阻还能防止高边器件在开路接地的情况下寻找寄生接地（通过微控制器）。虽然这些串联电阻确实提供上述保护，但了解如何确定这些电阻的大小非常重要。电阻大小的影响主要由以下因素决定：微控制器驱动电流能力，以及开启和关闭器件输入所需的输入电流和电压。电阻越大，意味着电位降越大，因此微控制器应输出更高的电压，以确保器件输入级有足够的导通电压。同样，如果降低电阻值，输出电压电平应保证器件正常关断。
其中，VOUT_MICRO是微控制器的输出电压，VRIN是串联电阻RIN上的电位降，VIN是高边器件输入级所需的输入电压（用于导通/关断），VGND 是接地阻抗上的电位降。类似公式也适用于DEN引脚。 在某些应用中，保护箝位也放置在器件输入引脚处（特别是微控制器的输出级可以观察到电涌或微控制器内不存在保护结构的情况下）。有关这些电阻的具体推荐值，参见产品数据表。 与电流检测引脚接口的网络由检测电阻 RCS、限流（通过齐纳箝位）电阻 RSENSE、齐纳箝位 ZCS（用于限制 CS 输出端的电压摆幅，CS输出端电压可以一直上升到 VD）和用于微控制器输入A/D级的RC噪声滤波器组成。模拟电流检测输出和来自CS引脚的故障状态输出电流被转换为RCS上的电压，随后通过微控制器的A/D级进行数字化。 建议将GND引脚连接到二极管DGND和电阻RGND的并联组合（在某些情况下，仅一个电阻就足以充当GND网络，具体取决于所选电阻值）。GND网络在发生过压事件时保护器件，并在电池反向连接时限制电流。关于GND电路操作的细节以及二极管和电阻的建议值，参见推荐 GND电路部分。地线开路部分也说明了地线开路情况。 输出端子连接到所需的应用负载ZL，输出电容COUT保护负载免受瞬态输出电压摆动的影响。此电容值的选择不应干扰给定器件的典型开关频率（产品数据表一般会提供推荐值）。典型汽车负载和相应的输出特性详见应用环境和负载部分。OUT引脚处的外围网络由开关SPU和电阻RPU组成，用于关断状态下的开路负载诊断。电阻RPU需要根据特定器件的泄漏电阻确定大小，当不需要关断状态开路负载诊断时，开关可消除此电阻的功耗（或漏电流）。有关电阻选择标准的详细信息，参见开路负载诊断。下拉电阻 RPD 用于诊断电池短路事件，并通过输出电压读数将此故障与关断状态开路负载区分开来。 许多 SmartFET 具有“不连接 (NC)”引脚，通常用于确保系列器件（如单通道和双通道）的封装兼容性。虽然在大多数情况下，这些引脚不在内部连接，不会影响器件性能，但有些器件会利用这些引脚，尤其是用于生产和设计模式分析中的数字微调编程。在这些器件中，始终建议通过保护电阻将这些引脚短接到GND，以避免任何意外操作。关于NC引脚的推荐连接，应参考具体数据表。 应用微控制器用数字（标准逻辑电平）信号向输入（和诊断使能/禁用引脚）发出指令，然后驱动输出FET，同时通过电流检测控制诊断。图38中的框图描绘了器件内部该数字命令的控制和调理。
图38：显示输入控制和迟滞的框图
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