### BTS7960：高电流PN半桥开关详解
#### 一、产品概述
BTS7960是一款高度集成的高电流半桥开关，主要用于电机驱动应用。该器件属于NovalithICTM家族的一员，它在一个封装内集成了一个P沟道高侧MOSFET和一个N沟道低侧MOSFET以及集成驱动IC。由于采用了P沟道高侧开关，因此无需使用电荷泵，从而降低了电磁干扰(EMI)。
为了简化与微控制器的接口设计，集成驱动IC具有逻辑电平输入、带电流检测功能的诊断能力、可调的斜率控制(slew rate control)、死区时间生成以及对过温、过压、欠压、过流和短路的保护功能。
BTS7960为受保护的高电流PWM电机驱动提供了一个成本优化的解决方案，并且具有非常出色的性能指标，如最大电流可达43A，导通电阻低至7mΩ+9mΩ，适用于汽车动力系统等高功率应用场合。
#### 二、基本特性
1. **最高电流**：43A。
2. **导通电阻**：低至7mΩ (高侧) + 9mΩ (低侧)。
3. **集成保护功能**：
- 过电压锁定
- 欠电压关断
- 过热保护
- 电流限制
- 短路保护
4. **控制与诊断功能**：
- 逻辑电平输入
- 带电流检测能力的诊断
- 可调斜率控制
- 死区时间生成
#### 三、引脚配置
##### 引脚分配
- 高侧MOSFET控制引脚
- 低侧MOSFET控制引脚
- 电源输入引脚
- 电流检测输出引脚
- 状态标志引脚
- 地线引脚
##### 引脚定义与功能
1. **高侧MOSFET控制引脚**：用于控制高侧MOSFET的开通与关断。
2. **低侧MOSFET控制引脚**：用于控制低侧MOSFET的开通与关断。
3. **电源输入引脚**：用于连接外部电源。
4. **电流检测输出引脚**：输出电流检测信号，用于监测通过MOSFET的电流。
5. **状态标志引脚**：输出状态标志信号，用于指示MOSFET的状态。
6. **地线引脚**：用于连接系统的地线。
#### 四、最大额定值
- 工作温度范围：-40°C 至 +150°C
- 最大电源电压：40V
- 最大工作电流：43A
- 最大功耗：根据实际应用和散热条件而定
#### 五、功能模块描述及特性
1. **供电特性**：BTS7960支持宽范围的电源电压，能够确保在不同的电源电压下稳定工作。
2. **功率级**：
- **静态特性**：描述了MOSFET在不同工作条件下的静态电流和电压特性。
- **开关时间**：提供了MOSFET在开关过程中的时间参数，包括开启时间和关闭时间。
- **动态特性**：包括MOSFET的导通延迟时间和关断延迟时间等动态响应特性。
3. **保护功能**：
- **过电压锁定**：当检测到电源电压超过设定阈值时，会自动关闭MOSFET以防止损坏。
- **欠电压关断**：当电源电压低于设定阈值时，会自动关闭MOSFET以避免不稳定的工作状态。
- **过热保护**：当芯片温度超过设定的阈值时，会自动降低功率或关闭MOSFET。
- **电流限制**：当检测到电流超过设定阈值时，会自动降低MOSFET的导通程度以限制电流。
- **短路保护**：当发生短路故障时，会自动关闭MOSFET以防止损坏。
4. **控制与诊断**：
- **输入电路**：用于接收来自外部控制信号的输入，实现MOSFET的开闭控制。
- **死区时间生成**：为避免高侧和低侧MOSFET同时导通而导致短路，生成适当的死区时间。
- **可调斜率控制**：调节MOSFET的开启速度，以减少电磁干扰。
- **带电流检测能力的诊断**：通过监测MOSFET的电流来判断其工作状态并进行故障诊断。
- **真值表**：列出了不同输入条件下MOSFET的工作状态。
5. **热特性**：描述了器件在不同工作条件下的热阻特性，以及推荐的最大结温。
#### 六、应用示例
BTS7960可以广泛应用于以下领域：
- **汽车动力系统**：如电动助力转向(EPS)、电动制动系统、电动车窗等。
- **工业自动化**：伺服电机驱动、变频器等。
- **消费电子**：无人机、机器人等便携式设备中的电机驱动。
#### 七、布局注意事项
在PCB板上正确布局对于BTS7960的正常工作至关重要。应特别注意以下几点：
1. **电源和地线**：确保电源和地线有足够的铜皮面积，以降低寄生电阻和电感，提高效率。
2. **信号走线**：控制信号线应尽可能远离电源和电流检测信号线，以减少干扰。
3. **散热**：采用有效的散热设计，如安装散热片或使用散热膏，确保芯片温度不超过最大允许值。
4. **滤波**：在电源输入端添加合适的滤波电容，以减小电源噪声对芯片的影响。
#### 八、结论
BTS7960是一款性能优异、功能强大的高电流半桥开关，适合于各种需要高电流PWM控制的应用场景。它的高度集成化不仅简化了电路设计，还提高了系统的可靠性和稳定性。在实际应用中，合理的设计和良好的散热方案是确保其长期稳定工作的关键。
