L9904 电机桥控制器

工作电源电压8V至28V，最大40V过电压

工作电源电压6V实现的升压变换器

待机状态下的静态电流小于50μA

ISO 9141兼容接口

驱动电源的充电泵MOS作为反向电池保护

PWM工作频率高达30千赫

可编程交叉传导

保护时间

过压、欠压、短路

电路和热保护

实时诊断

说明

具有ISO 9141总线接口的汽车用功率MOS桥式驱动器控制电路。

绝对最大额定值

电气特性（8V<VVS<20V，VEN=高，-40°C≤TJ≤150°C，除非另有规定。当电流流入引脚时，电压指的是GND，电流假定为正。

2.未在生产中测试：由设计保证，并通过特性验证

3.内部VVCC为4.5V 5.5伏

4.可编程交叉传导保护时间的计算见第18页

图5。在VVS=8V时连接到CP引脚的10nF外部电容器的充电时间VVS=13.5伏

功能描述

总则

L9904集成电路（IC）设计用于控制四个外部N沟道MOS晶体管，用于汽车直流电机驱动的H桥配置。它包括一个ISO9141兼容接口。典型的应用如图6所示。

电压供应

IC通过外部蓄电池反向保护二极管向VVS引脚供电。典型工作电压范围降到8伏。集成电路的供电电流消耗由静态和动态两部分组成。静态电流通常是5.8毫安。动态电流取决于PWM频率fPWM和所需的栅极电荷QGate外部功率mos晶体管。电流可通过以下表达式估算：标识=2·fPWM·QGate

门极电荷为QGate=160nC，PWM频率为fPWM=20kHz的外部功率晶体管需要动态电源电流Idyn=6.4mA。总供电电流消耗为IVS=5.8mA+6.4mA=12.2mA。

扩展电源电压范围（ST）

使用中所示的其他部件，可以将工作蓄电池电压范围扩展到6V图7。一个L~150μH（Ipeak~500mA）的小电感器与电池电源串联，构成一个升压转换器开关开路漏极输出ST。开关频率为典型的100kHz，固定占空比为50%。升压转换器在VVS<8V以下启动，增加VS引脚的电源电压并关闭在VVS>10V时，以避免在标称电池电压下出现EME。二极管D2与ST引脚串联是必要的对于蓄电池电压为负的系统。升压转换器不能驱动任何附加负载。

功能描述（续）

控制输入（EN、DIR、PWM）

cmos电平输入驱动如图4所示和真值表中所述的器件。通过启用输入高信号激活设备。对于启用输入浮动（未连接）或VEN=0V设备处于待机模式。当激活设备时，建议50μs的唤醒时间来稳定内部供应。DIR和PWM输入控制外部H桥晶体管的驱动器。电机方向可以是用DIR输入选择，用PWM输入选择占空比和频率。定义了未连接的输入通过内部上拉电阻器。在唤醒和制动期间以及通过禁用IC之前，启用两个输入应该开得很高。

符号：x不在乎R：电阻输出TS：热关机

0：逻辑低或不激活L：在吸收条件下输出OV：过压

1： 逻辑高或有效H：源条件下的输出UV：欠压

T： 三态SC：短路

6只关闭H桥中处于短路状态的外部MOS晶体管。所有其他人都保持动力通过DIR和PWM。

热关断

当结温超过TJSD时，所有驱动器切换到下沉状态（L），K输出关闭，并且诊断DG低，直到结温降至TJSD-TJHYST以下。

过电压停机

当电源电压VVS超过过电压阈值VVSOVH时，所有驱动器切换到sink condition（L），K输出关闭，诊断DG低。

功能描述（续）

欠压停机

对于低于欠压禁用阈值的电源电压，栅极驱动器保持在陷波状态（L）和诊断DG低。

短路检测

H桥S1和S2引脚的输出电压由比较器监控，以检测对地短路或者电池。如果电压降保持在以下，激活的外部高压侧MOS晶体管将被关闭比较器的阈值电压VS1TH和VS2TH比短时电流检测时间tSCd长。这个晶体管保持在关闭状态，诊断输出变低，直到DIR或PWM输入状态改变。其他MOS晶体管的状态不变。外部低侧MOS晶体管将如果电压降超过比较器阈值电压VS1TH和VS2TH的时间超过短路电流检测时间tSCd。晶体管保持在关闭状态，诊断输出变低直到DIR或PWM输入状态改变。其他MOS晶体管的状态不变。

诊断输出（DG）

如果监控以下错误堆栈，则诊断输出提供实时错误检测：热关机、过压关机、欠压关机和短路关机。开路漏极输出如果发生错误，内部上拉电阻低。

自举电容器（CB1、CB2）

为了确保外部功率MOS晶体管达到所需的RDSON，即最低栅源电压逻辑电平为5V，标准功率MOS晶体管为10V。高端晶体管要求栅极电压高于电源电压。这是通过内部电荷泵电路实现的与自举电容器组合。当高压侧MOS晶体管关闭，低端开启。当低压侧关闭时，充电的自举电容器能够为高侧功率MOS晶体管的栅极驱动器供电。为了有效地充电，引导程序的值电容器应大于功率MOS的栅源电容，并符合所需的PWM比例。

电荷泵电路（CP）

如图6所示，可使用外部N沟道MOS晶体管实现反向电池保护。在这种情况下，它的漏极体二极管提供保护。输出CP用于驱动晶体管的栅极高于电池电压，从而打开MOS，并用RDSON绕过漏极二极管。这个CP通过一个内部二极管和一个20kΩ电阻器与VS相连。用于外部N沟道功率MOS晶体管（GH1，GH2，GL1，GL2）的栅极驱动器EN的高电平在DIR和PWM输入的控制下激活外部MOS驱动器（见真相表和驱动顺序图4）。外部功率MOS门通过串联电阻连接到设备上，以减少系统的电磁发射（EME）。电阻影响开关行为。必须仔细挑选。电阻过大会增加电源的充放电时间MOS栅并能在半桥中产生交叉电流。驱动器保证更长的切换延迟时间从源到汇阶段，以防止交叉传导。栅极源电压限制为14V。充放电电流受驱动器的RDSON限制。司机们没有穿短裤的保护措施。

功能描述（续）

可编程交叉传导保护

H桥（两个半桥）配置的外部功率MOS晶体管通过附加延迟时间tCCP打开，以防止半桥中的交叉传导。交叉传导保护时间tCCP由PR引脚处的外部电容CPR和电阻RPR决定。电容器CPR充电达到电压限制VPRH。控制输入DIR和PWM的电平变化会关闭相关外部MOS晶体管和PR引脚处的充电源。电阻器RPR对电容器CPR放电。当PR处的电压达到VPRL的值。之后，心肺复苏术将再次收费。电容器CPR应选择在100pF之间和1nF。电阻RPR应高于7kW。延迟时间可表示为：

tCCP=RPR·CPR·ln NPR，NPR=VPRH/VPRL=2

tCCP=0.69·RPR·CPR

ISO接口

ISO接口提供微控制器和串行总线之间的通信，具有波特率通过VBAT和GND兼容的单根导线，最高可达60kbit/s。逻辑电平传输输入TX驱动开漏K输出。K输出可以通过上拉电阻连接到VBAT的串行总线上。K 引脚具有过压保护，对GND和VS短路，并且可以在VVS和GND之外驱动。缺乏时VVS或GND的输出显示高阻抗特性。具有内部拉的开漏极输出RXup电阻器监控K引脚的状态，以读取接收到的数据并控制传输的数据。短如果内部开路漏极晶体管不能拉动电压电势，则可识别K引脚处的电路状况在K引脚低于0.45·VVS阈值时。然后RX保持在高状态。计时器启动并切换开路漏极晶体管。关闭20μs。TX输入的下一个低电平会重置定时器和开漏晶体管再次打开。