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英飛凌技術支持系列 | 智能高邊開關SPOC ™+2系列SPI檢測實例

關鍵字 :英飛凌InfineonAutomotiveHighsideSwitch
作者：英飛凌官微 卜祥瑞


本文以BTS71040-4ESA為代表，介紹SPOC ™+2系列產品的檢測功能。與傳統的模擬檢測手段（通過IS Pin的電流反饋）不同，SPOC ™+2系列有時需要通過SPI通訊讀取狀態寄存器獲得診斷結果。本文會介紹BTS71040-4ESA的檢測原理以及對SPI指令進行解讀。

▏BTS71040-4ESA 診斷原理

BTS71040-4ESA的診斷與傳統的高邊產品相似，分為ON狀態診斷和OFF狀態診斷。ON狀態診斷仍然是檢測與負載電流成正比的IS電流，讓MCU識別當前的工作狀態。但是需要滿足的前提是：

  1. 內部MOSFET的VDS小於閾值VDS(SB)，其中VDS(SB)是內部switch bypass monitor的閾值，它的比較結果會被儲存在STDDIAG寄存器的STDDIAG.SBM bit中

  2. 當前通道的診斷功能開啟（通過SPI指令實現）

  3. 電路中不存在錯誤（當電路出現“硬”故障或為開啟診斷功能時，IS Pin會呈現出高阻態）

而OFF狀態診斷則是通過內部的比較器，比較輸出端的電壓。與傳統智能開關相同，這往往需要外部元器件配合，比如外接上拉電阻或下拉電阻等。它可以診斷出負載丟失以及輸出端對電池電路，具體原理可以參閱往期文章：英飛凌技術支持系列｜智能高邊開關的開路檢測

 

▏通過SPI的診斷功能

各個通道的診斷信息會被儲存在狀態寄存器中，並可以通過SPI讀取。BTS71040-4ESA共有3個狀態寄存器：WRNDIAG，STDDIAG和ERRDIAG寄存器。其中，錯誤旗幟，過溫，過流信息會被儲存在WRNDIAG寄存器中。而比如之前提到的開路以及對Vs短路都會被儲存在STDDIAG中。而如果發生門閂關斷，則會被儲存在ERRDIAG寄存器中。

 

▏通過SPI進行負載開路檢測

下面用SPOC ™+2 BTS71040-4ESA子母板以開路診斷為例，展示所需的SPI指令並進行解讀。

表格中匯總了ON/OFF狀態下各種電路狀態對應的IS電流和寄存器數據。分析可知，在ON狀態下，檢測IS Pin，如果IIS=IIS(EN)，則可以判定為開路。IIS(EN)為內部電流檢測電路工作時的漏電流，在正常工作時，IS會反饋一個與IL成正比的電流，具體原理參閱：英飛凌技術支持系列｜智能高邊開關電流標定。IIS=IIS(EN)表示，當器件開通時，電路中幾乎沒有電流通過，此時即可判定為開路。



而在OFF狀態下需要首先對輸出端配置上拉電阻，此後如果STDDIAG.SBM=0，則發生開路或者是對Vs短路。於是我們在SPOC ™+2的OUT1與Vs之間添加12K上拉電阻。

打開GUI中的SPI寄存器命令控制，添加以下命令並運行。

        With load:


        No load (Open load):

指令解讀：

  1. 開啟通道0的診斷功能

  2. 讀取OFF狀態下的STDDIAG寄存器

  3. 打開通道1觀察ON狀態下的變化，並接收到STDDIAG寄存器中的數據

  4. 讀取ON狀態下的STDDIAG寄存器

  5. 讀取OUT0寄存器確認開關狀態，並接收到STDDIAG寄存器中的數據

  6. 關閉OUT0通道，並收到之前OUT0的開關信息

 

結論

診斷結果與表格中的理論值相符，在OFF狀態下通道0開路，STDDIAG.SBM為0，電路中的異常狀態被識別。與OFF狀態下連接負載實驗相對比，STDDIAG.SBM在有負載時為1。

而在ON狀態有無負載STDDIAG.SBM都為0，此時讀取IS Pin中的電流，可以通過IIS=IIS(EN)確認負載開路。

原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/fT4mRwKYC2QrN1MBXz8ulQ
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參考來源

: https://mp.weixin.qq.com/s/fT4mRwKYC2QrN1MBXz8ulQ

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