英飞凌技术支持系列 | 智能高边开关SPOC ™+2系列SPI检测实例

作者：英飞凌官微



本文以BTS71040-4ESA为代表，介绍SPOC ™+2系列产品的检测功能。与传统的模拟检测手段（通过IS Pin的电流反馈）不同，SPOC ™+2系列有时需要通过SPI通讯读取状态寄存器获得诊断结果。本文会介绍BTS71040-4ESA的检测原理以及对SPI指令进行解读。

▏BTS71040-4ESA 诊断原理
BTS71040-4ESA的诊断与传统的高边产品相似，分为ON状态诊断和OFF状态诊断。ON状态诊断仍然是检测与负载电流成正比的IS电流，让MCU识别当前的工作状态。但是需要满足的前提是：

1. 内部MOSFET的V_DS小于阈值V_DS(SB)，其中V_DS(SB)是内部switch bypass monitor的阈值，它的比较结果会被储存在STDDIAG寄存器的STDDIAG.SBM bit中

2. 当前通道的诊断功能开启（通过SPI指令实现）

3. 电路中不存在错误（当电路出现“硬”故障或为开启诊断功能时，IS Pin会呈现出高阻态）

而OFF状态诊断则是通过内部的比较器，比较输出端的电压。与传统智能开关相同，这往往需要外部元器件配合，比如外接上拉电阻或下拉电阻等。它可以诊断出负载丢失以及输出端对电池电路，具体原理可以参阅往期文章：英飞凌技术支持系列｜智能高边开关的开路检测

▏通过SPI的诊断功能
各个通道的诊断信息会被储存在状态寄存器中，并可以通过SPI读取。BTS71040-4ESA共有3个状态寄存器：WRNDIAG，STDDIAG和ERRDIAG寄存器。其中，错误旗帜，过温，过流信息会被储存在WRNDIAG寄存器中。而比如之前提到的开路以及对V_s短路都会被储存在STDDIAG中。而如果发生门闩关断，则会被储存在ERRDIAG寄存器中。

▏通过SPI进行负载开路检测
下面用SPOC ™+2 BTS71040-4ESA子母板以开路诊断为例，展示所需的SPI指令并进行解读。

表格中汇总了ON/OFF状态下各种电路状态对应的IS电流和寄存器数据。分析可知，在ON状态下，检测IS Pin，如果I_IS=I_IS(EN)，则可以判定为开路。I_IS(EN)为内部电流检测电路工作时的漏电流，在正常工作时，IS会反馈一个与IL成正比的电流，具体原理参阅：英飞凌技术支持系列｜智能高边开关电流标定。I_IS=I_IS(EN)表示，当器件开通时，电路中几乎没有电流通过，此时即可判定为开路。

而在OFF状态下需要首先对输出端配置上拉电阻，此后如果STDDIAG.SBM=0，则发生开路或者是对V_s短路。于是我们在SPOC ™+2的OUT₁与V_s之间添加12K上拉电阻。

打开GUI中的SPI寄存器命令控制，添加以下命令并运行。

With load：

No load (Open load)：

指令解读：

1. 开启通道0的诊断功能

2. 读取OFF状态下的STDDIAG寄存器

3. 打开通道1观察ON状态下的变化，并接收到STDDIAG寄存器中的数据

4. 读取ON状态下的STDDIAG寄存器

5. 读取OUT₀寄存器确认开关状态，并接收到STDDIAG寄存器中的数据

6. 关闭OUT₀通道，并收到之前OUT₀的开关信息

结论

诊断结果与表格中的理论值相符，在OFF状态下通道0开路，STDDIAG.SBM为0，电路中的异常状态被识别。与OFF状态下连接负载实验相对比，STDDIAG.SBM在有负载时为1。

而在ON状态有无负载STDDIAG.SBM都为0，此时读取IS Pin中的电流，可以通过I_IS=I_IS(EN)确认负载开路。

文章回顾：

- “如何确保英飞凌工程师在24小时内给您回复？操作指南来了！” 

- 英飞凌技术支持系列｜智能功率开关

- 英飞凌技术支持系列｜智能高边开关电流标定

-英飞凌技术支持系列｜智能高边开关的开路检测

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