使用智慧型高側驅動器避免爆炸

在半導體公司工作可謂是樂趣無窮。我擔任顧問的公司不算在內,我很高興自己曾效力過五家半導體公司。這是一個先驅的行業,工作內容都是最先進甚至超越尖端。1990 年代更是如此,當時如同半導體業的西部拓荒期。每週都在超越邊界,而半導體物理學方面的突破就像變魔術一般。

那時,大家都知道我會記錄一些語錄。這些文字記錄了我在商業世界聽到過的最荒誕 (或最奇怪) 的語錄或對話 (例如:「10 點鐘的會議幾點開始?」)。半導體專業人士會說出一些讓人匪夷所思的話。

比如說,在一個與重要汽車客戶的會議中,一位類比半導體設計工程師站起來,緩緩地說道:「我有三件事要說;第一件事不重要。第二件事是公司的機密,所以我不能告訴你們。還有第三件事我忘了。」接著他就坐下來了。您可以想像與會人士當時的表情。

半導體更智慧了,人卻未必如此

有時候,與工廠產品人員的討論最讓人難忘。我曾擔任過一款小型高側驅動器的計畫經理。這些全新的智慧型半導體可為工程師節省大量的設計工作,所以正逐漸受到追捧。高側驅動器是小巧的智慧型產品,可防止電路與裝置發生故障,包括短路偵測功能等。

當時正值半導體行業的拓荒期,我打電話給一名歐洲品保測試工程師。我知道要格外尊重這些測試工程師,要把他們視為每間公司最聰明的人。首批晶片工程樣品完成時,這些品保工程師極為關鍵,因為這些零件的效能由他們進行評估。以下是我與品保工程師的對話,

比爾:「我們最新的高側驅動器現在的狀態如何?」
品保工程師:「嗯,短路保護部份出了問題。」
比爾:「哦,什麼問題?」
品保工程師停頓了很長時間後說:「那個零件爆炸了。」
比爾:「什麼!」
品保工程師:「不過不用擔心,我們有項測試可檢查零件是否良好。」
比爾:「等等,什麼測試,你在說什麼...?」
品保工程師自豪地說:「我們對零件進行短路測試,如果它沒有爆掉,就是好的!」

為保護當事人,我在此保留該公司與產品名稱 (當事人心裡有數)。後來我得知他們會對測試台上的每個高側驅動器進行短路測試,如果爆掉了,所有的品保工程師都會歡呼,然後喝酒慶祝。(警示語:喝酒不測試,測試不喝酒。)

現在,每當有人提到高側驅動器,我都不禁莞爾。

現代的高側驅動器更具智慧,除了提供短路保護,還能偵測到負載與接地之間的連接斷開故障,以及潛在的過熱故障等等。

圖 1:STMicroelectronics 的 ISO8200BQ 採用 TFQFPN32 封裝,並具有出色的 VCC 焊盤,可在 5.6 A 下處理 45 V 電壓。如此一來,八通道高側驅動器可供應高達 0.7 A 的電流給每個通道。(圖片來源:STMicroelectronics)

STMicroelectronics 的一系列高側驅動器一向令人驚嘆,能夠輕鬆介接大多數微控制器。舉例來說,ISO8200BQ 是八通道高側驅動器,比我在 90 年代一起工作的一些人還有智慧。在八個通道中,每一個通道在 25°C 下都具有 0.11 Ω 的額定 RDS(ON) 電阻,且無論是電感式、電容式還是電阻式負載,都能處理 0.7 A 的電流。是的,此元件具有短路保護功能,所以不會爆掉。此外,每個通道還有過溫保護功能,因此不會過熱。

ISO8200BQ 可輕鬆連接到大多數微控制器的 8 位元連接埠,實現對每個通道的獨自控制,而且僅需要少數外接元件。ISO8200BQ 具有全域輸出致能 OUT_EN。拉低時,可停用所有輸出。這可讓微控制器關閉所有負載,從而提高應用的安全性,此特性在工業環境下極為有用,可避免爆炸。

此外,該元件還有低態動作 LOAD (LOAD\) 訊號,可將輸入引腳 IN[1:8] 上的所有數據鎖入通道邏輯緩衝中。LOAD\ 訊號為低位準時,數據會傳送到八通道邏輯緩衝中。LOAD\ 變為高位準時,所有數據會鎖入緩衝。當低態動作 SYNC (SYNC\) 訊號變為低位準時,高側驅動器輸出 OUT[1:8] 會與八通道邏輯緩衝的狀態保持一致,而 SYNC\ 變為高位準時,驅動器狀態便鎖上。

如果 LOAD\ 和 SYNC\ 始終保持低位準,ISO8200BQ 的行為將類似於一般的高側驅動器,IN[1:8] 上的訊號會立即反映在 OUT[1:8] 上。

電流隔離功能讓一切變得更加安全,其可在元件的 5 V 邏輯側與元件的高電壓 48 V 側之間實現電氣隔離。如此一來,便提高電路的可靠性與安全性。

現在,高側驅動器可以輕鬆驅動任何類型的負載,而且如果沒有爆炸的話,就還是好的!

關於作者

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Bill Giovino 是電子工程師,擁有美國雪城大學的電機工程學士學位,也是少數從設計工程師跨足現場應用工程師,再到技術行銷領域的成功典範之一。

Bill 過去 25 年來熱衷於向科技和非科技業的對象推廣新技術,包括 STMicroelectronics、Intel 和 Maxim Integrated 等多家企業。Bill 在 STMicroelectronics 任職期間,曾協助領導該公司順利進軍微控制器領域。在 Infineon 任職時,則策劃出該公司首款在美國汽車業大受歡迎的微控制器設計。Bill 目前是他個人公司 CPU Technologies 的行銷顧問,曾協助諸多企業讓表現不佳的產品重獲市場青睞。

Bill 更是採用物聯網的先驅,包括在微控制器中首次納入完整的 TCP/IP 堆疊。Bill 致力於推廣「用教育促成銷售」的理念,也認可在線上推銷產品時有清楚完整文字說明的重要性。他在 LikedIn 熱門的半導體銷售和行銷群組中擔任管理員,也擁有深厚的 B2E 知識。

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