SiLM94112开路保护的应用笔记分享-电子发烧友网

SiLM94112 开路保护的应用应用笔记分享

本文主要阐述了多路半桥驱动 SiLM94112 驱动芯片应用中，输出负载开路保护功能的应用方法及其注意事项。

SiLM94112 概述及开路检测介绍

SiLM94112 是一款带有多种保护功能的十二路半桥驱动芯片，广泛应用于汽车中的各种电机控制。通过 SPI 通信接口，SiLM94112 可以实现灵活的电机控制。该芯片具有正向、反向、刹车等多种控制模式。PWM 模式下可配置 80Hz，100Hz，200Hz和 2kHz 四种频率。SiLM94112 主要特点在于其多重保护诊断功能，包括短路、过流、开路、电源故障及过温保护等。保护和诊断功能对于任何系统来说都具有重要意义，诊断特性可以提高应用系统的鲁棒性和可靠性。

开路保护是指检测输出端子是否与负载断开，以满足系统更安全，更强壮要求。分为被动开路检测和主动开路检测。被动开路检测主要用于离线开路检测，避免在电路启动工作的时候由于负载开路导致异常。主动开路检测主要用于在线开路检测。主动开路检测时，系统已经开始工作，芯片实时监测负载电流大小。SiLM94112 的开路保护就是主动开路检测。

图 1. SiLM94112典型应用图

SiLM94112 开路保护原理

SiLM94112 在导通内部集成 MOSFET 时，通过检测流经该 MOSFET电流大小，将得到的电流值与基准值在一定时间内持续进行比较，从而判断外部输出负载是否开路。若电流小于基准值，且持续时间大于滤波时间，芯片上报负载开路故障。当正向流过内部 MOS 管的电流小于内部基准值时，上报开路故障；反向流过内部 MOS 管的电流小于反向的内部基准值时，也会上报开路故障。

以芯片上管内部电路检测原理为例，简单介绍内部原理。如图 2 所示，IREF_P为正向参考阈值电流，IREF_N为反向参考阈值电流，OLP 或 OLN为上报开路告警信号，若为高，芯片会上报开路 (OL) 告警。检测原理如下：正向电流 ISOURCE流过 MOS 管的漏极和源极，OLP 开始检测；反向电流 ISINK流过 MOS 管的漏极和源极，OLN 开始检测。当空载时，OLP 为高，OLN 也为高，上报开路告警；当OUT端拉电流，但是 ISOURCE＜IREF_P时，OLP 为高，上报开路告警。如果 OUT 端是灌电流，但是 ISINK＜IREF_N时，OLN 为高，上报开路告警。

图 2. 电流检测示意图

开路故障电流检测，不但有电流大小幅值的检测，还需要电流持续一定的时间，避免误判。SiLM94112 的开路保护滤波时间典型值为 3ms。

应用注意事项

在使用 SiLM94112 时，对于连续运行模式，负载为阻性负载时，情况比较简单。若负载电流小于开路检测阈值，上报开路故障；若负载电流大于开路检测阈值，则不上报。如图 3 所示，HS1 导通，OUT1 输出为高，流过 HS1 电流小于开路检测阈值，上报开路故障。

图 3. OUT1为高，输出带阻性负载，

电流小于开路检测阈值，上报OL告警

当负载为阻性，运行模式为 PWM 时，情况略微复杂。在某些 PWM 情况下，即使负载电流小于电流检测阈值，如果低电流持续时间小于滤波时间时，芯片也检测不到开路，不会上报开路故障。如图 4 所示，设置HS2 为主管，LS2 为续流管，PWM 设置为 200Hz，周期为 5ms，当占空比为 50% 时，导通时间 TON为 2.5ms，该时间小于开路保护的滤波时间 TOLD =3ms。在这种情况下，负载电流小于开路检测阈值，但是由于不满足滤波时间的要求，芯片检测不到开路故障，不会上报开路故障告警。