能防止爆炸的智能高压侧驱动器

在一家半导体公司工作有很多乐趣。我很高兴自己曾在五家半导体公司工作过,还不包括我咨询服务过的公司。一切都是前沿或尖端的东西,因为这是一个非常前沿的行业。在 20 世纪 90 年代,这一特点尤为明显,因为当时是半导体行业的狂野西部时代。每个星期都有技术突破,而半导体物理学方面的突破似乎具有神奇的魔力。

在那段日子,许多人都知道我记录了一些语录。这份书面记录中有我在商业世界中听到过的最糊涂或最奇怪的语录或对话(“10 点钟的会议什么时候开始?”)。半导体专业人士有时说的话十分奇怪。

比如一个模拟半导体设计工程师在与主要汽车客户的会议中,曾站起身来并慢条斯理地说:“我有三件事要讲。第一件事不重要。第二件事是公司机密,所以不能告诉你们。还有第三件事我忘了。”然后他就坐下了。你可以想象在座各位的表情。

半导体器件越来越智能;人有时候却未必如此

有时,最难忘的时刻来自于与工厂产品人员的讨论。我曾经是负责小巧型高压侧驱动器的项目经理。当时,这些新型智能半导体正逐渐变得流行,因为它们为工程师节省了大量的设计工作。高压侧驱动器这种智能的小器件也可以防止电路和设备出现故障,包括进行短路检测。

当时是半导体的狂野西部时代,我与欧洲的一位 QA 测试工程师通过电话。我知道要尊重测试工程师,他们在任何公司中都是最聪明的人。当芯片的首批工程样品准备好后,QA 工程师的作用至关重要,因为他们决定了零件能做什么,不能做什么。与 QA 工程师的对话大致如下:

Bill:“我们最新的高压侧驱动器怎样了?”
QA:“嗯,短路保护存在问题。”
Bill:“呃,有什么问题?”
QA:(长时间的停顿)“零件爆炸了。”
Bill:“什么?!?!”
QA:“不过不要担心,我们有一个测试可检查零件是否良好。”
Bill:“等等,什么测试,你说的是......?”
QA:(自豪地说)“我们将这个零件短路。如果它没爆炸,就说明它是好的!!”

保密起见,这里的公司和产品名称均略去(你自己知道)。我后来才知道他们会把测试台上的每个高压侧驱动器都短路,如果爆炸,QA 的工程师们全都会欢呼,然后喝一口成人饮料。(仍不建议边喝酒边测试。)

现在,每当有人提到高压侧驱动器时,我都会报以微笑。

现代的高压侧驱动器甚至更加智能,除了短路保护外,还可以检测到负载和接地之间断开连接以及潜在的热故障等问题。

图 1:STMicroelectronics 的 ISO8200BQ 采用 TFQFPN32 封装,带有非常厚实的 VCC 焊盘,可在处理 5.6 安、45 伏的输入。这样,八通道高压侧驱动器可以为八个通道中的每一个提供高达 0.7 安的电流。(图片来源:STMicroelectronics)

STMicroelectronics 一直拥有一系列令人印象深刻的高压侧驱动器,可轻松连接大多数微控制器。例如,ISO8200BQ 是一个八通道高压侧驱动器,智能程度甚至高于我在 90 年代共事过的一部分人。在八个通道中,每个通道在 25°C 时的额定 RDS(ON) 为 0.11 Ω,无论负载是电感、电容还是电阻,都可以处理 0.7 安的电流。是的,该产品具有短路保护功能,因此不会爆炸。此外,每个通道还具有过热保护功能,因此不会出现过热问题。

ISO8200BQ 可轻松连接到大多数微控制器的 8 位端口,以便独立控制每个通道,并且只需要少量外部元器件。ISO8200BQ 具有全局输出允许 OUT_EN。拉低时,将禁用所有输出。通过允许微控制器关闭所有负载,这样可以提高应用的安全性,在工业场合对于防止爆炸十分有用。

此外,该器件还具有低电平有效的 LOAD (LOAD\) 信号,可将输入引脚 IN[1:8] 上的所有数据锁存到通道逻辑缓冲器中。当 LOAD\ 信号为低电平时,数据会进入 8 通道逻辑缓冲器。当 LOAD\ 变为高电平时,所有数据都锁存到缓冲区中。当低电平有效的 SYNC (SYNC\) 信号变为低电平时,高压侧驱动器输出 OUT[1:8] 与 8 通道逻辑缓冲器的状态匹配,当 SYNC\ 变为高电平时,驱动器状态会锁存。

如果 LOAD\ 和 SYNC\ 始终保持低电平,则 ISO8200BQ 的行为类似于普通的高压侧驱动器,IN [1:8] 上的信号会立即反映在 OUT [1:8] 上。

通过将器件的 5 伏逻辑侧与器件的 48 伏高压侧进行电气隔离,电隔离让一切变得更加安全。这提高了电路的可靠性和安全性。

现在,高压侧驱动器可以轻松驱动任何类型的负载,如果没爆炸,就说明(仍)是好的!

关于此作者

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Bill Giovino 是一名电子工程师,拥有美国雪城大学的电气工程学士学位,是先后从设计工程师、现场应用工程师跨界到技术营销部门的少数成功人士之一。

25 年来,Bill 一直喜欢在技术和非技术用户面前为包括 STMicroelectronics、Intel 和 Maxim Integrated 在内的许多公司推广新技术。在 STMicroelectronics 工作期间,Bill 作为领头人帮助该公司在微控制器领域取得了早期成功。在 Infineon,经过 Bill 精心策划,该公司的首个微控制器设计便在美国汽车领域大获全胜。作为 CPU Technologies 公司的营销顾问,Bill 帮助了许多公司,让其表现不佳的产品大获成功。

Bill 是物联网的早期尝试者,包括将第一个完整的 TCP/IP 协议栈植入微控制器。Bill 秉持“教育式销售”信条,在通过在线促销产品时强调清晰明了的书面沟通的重要性。他是广受欢迎的 LinkedIn 半导体市场营销群的群主,精通 B2E。

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