昨天有個概念搞錯了，低邊驅(qū)動并不是單片機輸出低電平驅(qū)動，而是驅(qū)動負(fù)載時，通過閉合地線來實現(xiàn)使能。這個和單片機輸出電平無關(guān)，不過不影響文章整體的閱讀體驗。
BTS3142D關(guān)鍵參數(shù)如下圖所示，如進行替換，必須具備以下功能：
-
NMOS，漏極電流不小于4.6A，導(dǎo)通電阻足夠?。?br />
-
開漏輸出；
-
具有過壓保護功能；
-
具有電流檢測功能；
-
具有開路檢測功能；
-
輸出外部端口ESD防護。
第一步，選擇一個合格的NMOS, ID>4.6A，Rdson越小越好，最好不超過50mΩ；
其實可以看出來低驅(qū)集成芯片BTS3142D在ID=4.6A的情況下還能做到Rdson=28mΩ，已經(jīng)非常出色了。對于負(fù)載的驅(qū)動，選擇MOS管主要看中電流指標(biāo)，VDS可以適當(dāng)降低，我發(fā)現(xiàn)了NMOS IRLL3303PbF滿足此需求，指標(biāo)如下：VDS=30V, ID=4.6A, Rdson=31mΩ。
第二步，設(shè)計MOS管開關(guān)電路；
當(dāng)輸入為高電平時，Vgs>Vgs(th)，MOS管導(dǎo)通；
當(dāng)輸入為低電平時，Vgs<Vgs(th)，MOS管關(guān)斷。
MOS管的柵源之間存在寄生電容Cgs，電路回路中寄生電感不可避免，開關(guān)時容易產(chǎn)生LC震蕩。柵極電阻R8小，開關(guān)器件導(dǎo)通速度快，開關(guān)的損耗小，dV/dt提高，EMI增大；而柵極電阻R8值過大會導(dǎo)致NMOS管的開關(guān)速率變慢，開關(guān)的損耗變大。因此柵極電阻R8不能太大也不能太小，通常為10~20Ω。
關(guān)于EMI和MOS管開關(guān)損耗可看下面鏈接：
DCDC基礎(chǔ)（13）-- Buck電路的損耗有哪些？（記一次面試經(jīng)歷）
DCDC基礎(chǔ)（12）-- Buck電路的Layout設(shè)計與EMI
DZ3 穩(wěn)壓管防止輸入電壓過大，對后級電路起到保護的作用，由于MOS管VGS最大不超過16V，1N4106穩(wěn)壓典型值為12，滿足要求。
R9和C3是選貼的，R9主要是在柵源極之間增加Cgs的泄放通道，提高關(guān)斷速度；如果GD之間有穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管的漏電流會提高穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，此時R9取值需盡量小或者不貼。C3是為了增加導(dǎo)通時間Tr，選貼，值不能太大，通常為Cgs(Cgs=Ciss-Crss)值的一半。
對于電子設(shè)計，平衡各種指標(biāo)是元器件選型的關(guān)鍵，這種能力需要在實踐中獲取。
第三步，增加過壓保護功能；
穩(wěn)壓功能主要是應(yīng)對感性負(fù)載，感性負(fù)載開路會產(chǎn)生反向電動勢，外部供電為12V，一般為供電電壓的2~3倍，此時需要保護MOS管漏極，穩(wěn)壓管1N5254典型值為27V，小于漏極的最大電壓30V。
第四步，增加電流檢測功能；
主要為了保護MOS管漏極，防止電流過大導(dǎo)致?lián)舸?/span>
第五步，增加開路檢測功能；
為什么要加開路檢測，這個電路看上去已經(jīng)沒問題了啊，功能都可以滿足，這個開路檢測是否多余呢？
汽車電子有個FMEA失效模式和影響分析，比如MOSFET發(fā)生開路故障，導(dǎo)致不能正確驅(qū)動負(fù)載，嚴(yán)重度很高，而可探測度卻很低，導(dǎo)致RPN值很高，必須要對這個電路采取措施，那么如果加上這個診斷措施，可探測度提高，RPN值就會降低很多。
第六步，增加ESD端口防護；
為什么是27V的TVS？因為商用車的工作電壓是24V，需要滿足jump start要求，感興趣的可以了解一下。具體選型可以看看之前的文章：電路防護---TVS選型
最后，增加邏輯反相部分，得到最終電路。（此步驟可省略）
這部分電路可以參考：基礎(chǔ)電路學(xué)習(xí)（6）-- 從深度飽和談三極管的開關(guān)響應(yīng)
設(shè)計時需注意，此類降本設(shè)計只需要從板級考慮，滿足產(chǎn)品功能即可，不需要過分注重芯片內(nèi)部設(shè)計，如輸入ESD就可以忽略，另外要注意電路的面積，不然結(jié)構(gòu)改動又是一筆大的花費。
這時候就可以向老板交差了，哈哈。
下載文檔
