NXP GD316X BIST 重要性與功能說明

1.  概述:

        NXP GD316X 是一款專為 IGBT 和 SiC 功率模組設計的高級門極驅動器,其多功能性和高性能特性使其成為現代逆變器和功率電子應用中的理想選擇。在GD316X 的設計中,AOUT、INTA 和 INTB 是三個關鍵的引腳,分別負責模擬輸出、實時狀態報告和故障報告。這些引腳的靈活性和可配置性使其能夠滿足多種應用需求。其內建自測(BIST)對於實現其 ASIL安全指標至關重要。BIST 包括邏輯 BIST(LBIST)和類比 BIST(ABIST),用於檢查所有關鍵的安全機制及一般操作中使用的其他電路

2. Aout功能敘述:

        2.1  AOUT(模擬輸出引腳)主要用於輸出經過模數轉換(ADC)後的模擬信號,包括溫度、電壓等參數。 

        2.2 在默認設置下,AOUT 引腳以 3.9 kHz 的頻率輸出功率模組的溫度數據。占空比範圍為 10% 至 90%,分別對應 ADC 的數據範圍(0 至 0x3FF)。

        

        2.3 當 AOUT 配置為多信號模式時,該引腳會交替輸出兩個信號。第一信號:功率模組的溫度數據。第二信號:配置的其他數據(如 VCC、VEE、AMUXIN 等)。交替模式下,AOUT 的頻率分別為 3.9 kHz 和5.6 kHz。
        

        2.4 AOUT 支持可編程的 ADC 延遲功能,用於避免測量噪聲影響。延遲時間可設置為 2 µs 至 8 µs,並可選擇從 PWM 的上升沿或下降沿開始測量。

3. INTA/INTB 功能敘述:

        3.1 在實際的應用場景中,INTA/INTB 的快速響應能力可以幫助系統在故障發生時迅速關閉功率模組,保護系統安全。

        3.2 其中INTA可配置為實時報告(RTRPT)模式或故障報告模式,支持報告 VCE 或 VGE 的實時狀態,適用於功率器件的導通/關斷檢測。

        3.3 INTB專為快速故障報告設計,能夠在 1.6 µs 內響應故障,包括UV、OV、SC和DESAT等等。

        3.4 INTA 配置->使用寄存器 RTRTD 和 RTMON_CFG 設置為實時監控或故障報告模式。

        3.5 INTB 配置->使用寄存器MASK1屏蔽不需要的故障類型,並將故障分配到INTB。

        
        
4. BIST功能敘述:

        BIST(Built-In Self-Test)是GD316X的一項內建功能,用於檢測系統的關鍵模塊是否正常運行。該功能對於滿足汽車電子中的ASIL D安全標準至關重要。BIST 在系統啟動或定期運行時,對以下關鍵模塊進行測試:



        (1) LV 的電源管理、診斷、過壓/欠壓監測(VDD)

        (2) HV 的電源管理、診斷、過壓/欠壓監測(VCC、VREF、VEE 超出範圍)

        (3) ISENSE 短路(SC)及過電流(OC)比較器

        (4) LV 和 HV 的過溫比較器

        (5) 時鐘丟失/振盪器故障

        (6) ADC 轉換故障

        (7) Desat故障及分段驅動比較器

        (8) LV 和 HV 域的邏輯區塊 BIST

        (9) LV/HV 域通信

        GD316X 僅能從配置模式進入 BIST,MCU 可以透過引腳 INTB、INTA/RTRPT 和 AOUT監控 BIST 的進度,並驗證 INTB、INTA/RTRPT 和 AOUT 功能的正確性。啟動 BIST 後,INTB 和 INTA/RTRPT 被拉低,同時AOUT 報告 0% 的佔空比(被拉低)。在 BIST 過程中,柵極被鎖定為關閉且PWM 控制被禁用(直到 BIST = 0 且設備不再處於配置模式),BIST 完成需要 28 毫秒。

        

        完成 BIST 任務後,INTB 和 INTA/RTRPT 變為邏輯 1,AOUT 恢復報告 AMUX 電壓。GD316X 保持在配置模式(CONFIG_EN = 1),並將所有配置寄存器內容恢復為默認狀態。BIST 結果在 BIST 完成後存儲於 REQBIST 寄存器中(不需要設置 BIST = 0),並可隨時讀取,直到發生 POR 或再次執行 BIST。重啟 LV 域的電源會重置 LV 域的邏輯,但不會重置 HV 域或所有 BIST 故障結果。

5. GD3162 评估套件:

6. 设计参考资料:

1. https://www.nxp.com/products/power-management/motor-and-solenoid-drivers/powertrain-and-engine-control/advanced-high-voltage-isolated-gate-driver-with-dynamic-gate-strength-control:GD3162

2. https://www.nxp.com/products/power-management/motor-and-solenoid-drivers/powertrain-and-engine-control/advanced-high-voltage-isolated-gate-driver-with-segmented-drive-for-sic-mosfets:GD3160

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