纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

Release time：2024-09-24
author：AMEYA360
source：纳芯微
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　　摘要

　　旋转变压器因其高可靠性，高精度的特性，被广泛用于电机控制速度和位置的检测，其中包括在汽车和工业领域中的混合动力电动汽车 (HEV) 牵引逆变器，电动汽车 (EV)，电动动力转向，电机驱动和伺服机构应用。

　　本应用笔记介绍了纳芯微为旋转变压器驱动所设计的功率放大器 NSOPA240x系列(即NSOPA2401/2)的特性和典型设计要点。NSOPA2401/2 将单 / 双通道的功率放大器、过温关断，限流保护功能集成在单芯片上，降低了设计复杂性和系统成本，提高了可靠性和性能。

　　01、旋转变压器和驱动运放简介

　　旋转变压器可用来精确测量角度位置和转速，部署在工业电机控制、伺服器、机器人、电动和混动汽车等的动力系统单元中。旋转变压器在这些应用中可以长期承受严苛条件的考验，是恶劣环境下的完美选择。旋转变压器有三个绕组，包括有一个初级绕组、两个正交分布的次级绕组，共三组线圈，对外共有 6 条引线。其中，激励线圈接受输入的正弦型激励电流，而正交的两个感应线圈，依据旋变的转子、定子之间的相互位置关系，调制出具有 sin 正弦和 cos 余弦包络的检测信号。

　　当激励信号是 sinωt，转子与定子间的角度为θ，则正弦信号为sinωt×sinθ，而余弦信号则为 sinωt×cosθ。根据 sin、cos 信号和原始的激励信号，通过必要的检测和比较电路即可高分辨率地检测出转子位置。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图1. 旋转变压器关键参数

　　根据旋转变压器的特性，驱动运放需要的特性：

　　• 旋转变压器的励磁原边线圈通常具有小于 100Ω的较低 DCR ( 直流电阻 )，因此需要有最高可至 200mA的较强电流输出能力才可以驱动线圈。

　　• 为了保证高精度以及高线性度，在旋转变压器的应用中需要具备较高的 SR(压摆率 Slew Rate)。

　　• 旋转变压器的常见激励方式为差分推挽输出，对放大器要求较宽的带宽以及较高的开环增益，以确保信号不失真。

　　• 汽车应用 EMI 环境复杂，为了保证励磁功率放大电路不被干扰，放大电路需要具备一定的 EMI 抑制能力。

　　• 作为高功率驱动级，需要具备限流和过温关断功能，保证系统的可靠性和鲁棒性。

　　• 传统的解决方案是利用通用运放和分立三极管搭建高输出电流，电路复杂可靠性低，且难以集成热关断和限流保护等功能。NSOPA240x运算放大器具有高电流输出能力，最大可支持 400mA 的持续电流输出，集成了过温关断，限流保护等安全功能，满足各类旋转变压器驱动的需求。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图2 纳芯微用于旋变驱动的运放 NSOPA240x 关键参数 & 特性

　　1.1、输出电流

　　输出电流能力和输出摆幅是功率放大器最重要的指标之一，负载电流与输出摆幅之间的关系直接决定在驱动运放上的耗散功率。NSOPA240x 设计为最高 400mA 持续输出电流能力，完全满足各类旋转变压器驱动要求。

　　1.2、摆率

　　为了保证旋转变压器能够无失真地被驱动，一个关键前提是需要有足够的压摆率，对于正弦信号不失真的最低要求如以下公式所示：

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　以 7Vrms，10KHz 的激励信号为例，保证不失真所需的最低压摆率为：

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　下图显示的是不同频率与不同幅值的激励信号与所需的最小压摆率的关系。NSOPA240x 上升压摆率为6.5 V/μs,，下降压摆率为 7V/μs，完全满足旋转变压器驱动的应用。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图3 旋转变压器驱动运放所需最小摆率与驱动信号频率幅值关系

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纳芯微参与车规传感器标准制定，推动汽车电子行业发展
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纳芯微参与车规传感器标准制定，推动汽车电子行业发展

　　在汽车电子技术加速发展的背景下，产业标准体系建设已成为行业高质量发展的关键之一。作为国内领先的汽车模拟芯片和传感器芯片企业，纳芯微不仅在产品创新和市场拓展方面不断发力，还积极参与行业标准的制定，推动技术规范化进程。　　近期，由纳芯微参与编制的《汽车用霍尔式传感器性能试验方法》团体标准，已正式获得中国检验检测学会批准发布。该标准对霍尔式传感器的一般试验、外观检查、工作温度范围、电气特性等性能测试方法进行了系统规定，为相关产品的开发、验证和质量评估提供了统一的技术依据。　　纳芯微在技术创新、市场拓展及产业链协同持续突破。其产品广泛应用于新能源汽车三电系统，并加速渗透至智能化和安全领域。自2016年发布首款汽车芯片，截止2024年，纳芯微汽车芯片累计出货量已达6.68亿颗，2024年汽车业务营收占比36.88%。　　在磁传感器领域，纳芯微不断丰富产品体系并布局全面，2024年顺利完成对麦歌恩的战略收购与整合，进一步拓展技术与产品矩阵，提升市场竞争力，巩固行业领先地位。　　磁电流传感器(例如：NSM201x系列和NSM203x系列)可用于汽车电池管理系统的电流监测;　　磁开关传感器(例如：MT72xx系列和MT73xx系列)可用于车门、尾门、座椅卡扣等部件的测与控制;　　磁角度传感器(例如：MT6511)可实现精准的角度位置感知，提升电控系统的稳定性;　　磁阻编码器(例如：MT6835 和 MT6826S)以高精度和快速响应为优势，广泛应用于工业自动化和运动控制等领域;　　速度传感器(例如：NSM41xx系列)采用AMR技术，可用于汽车ABS系统中的车轮速度检测，助力制动控制系统实现精准响应与安全提升。
2025-07-23 10:43 reading：350
纳芯微化繁为简, 适配复杂磁场环境，MT73xx 3D双路输出霍尔锁存器赋能车规电机精准控制
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纳芯微化繁为简, 适配复杂磁场环境，MT73xx 3D双路输出霍尔锁存器赋能车规电机精准控制

　　纳芯微基于3D霍尔原理设计的双路输出霍尔锁存器MT73xx系列，支持SS(速度与速度)或SD(速度与方向)双路输出，符合车规Grade 0标准，可广泛应用于车窗、尾门、天窗等电机控制系统，助力提升速度与位置检测的精度与稳定性，优化整车舒适性体验。　　在电机控制系统中，速度与方向信号的精准检测直接影响系统响应速度与运行稳定性。传统方案通常依赖两颗霍尔锁存器组合，对磁环安装精度要求较高，容易引发信号相位偏差、同步性差、结构复杂等问题。　　MT73xx系列产品集成3D霍尔感应结构，具备天然正交输出特性，能够同时输出双路相位差90°的速度信号(SS输出)或速度与方向信号(SD输出)，广泛适用于 “速度-方向”检测场景。这种设计降低了对磁环磁极位置安装精度的依赖，有效规避双路信号相位偏差，简化系统结构，提高整机稳定性，为运动控制检测提供更灵活可靠的解决方案。　　VHS技术加持，适配多元磁环结构　　为了实现高精度的3D感应效果，MT73xx系列采用纳芯微自研VHS(Vertical Hall Sensor)技术，通过XY、YZ、XZ不同轴向感应组合，任意两轴便可天然正交输出，提升信号同步性。　　此外，MT73xx系列可很好的兼容磁环结构，无论是轴向、径向或异形磁铁结构，均能保持优良的占空比表现，便于用户根据磁环特性与安装环境灵活调整设计，进一步降低开发难度与调试成本。　　双路输出优化系统集成　　在系统集成方面，MT73xx的双路输出特性可替代传统单路或双霍尔方案，直接输出SS(速度与速度)或SD(速度与方向)信号至ECU，减少外围冗余位置传感器需求。　　这一设计不仅节省PCB空间、简化结构设计，还提升了方案集成度，为客户在电机控制、智能座舱等领域的创新应用提供更大自由度。
2025-07-23 10:41 reading：325
助力半桥器件开关安全提速，纳芯微推出车规级带米勒钳位功能的隔离半桥驱动NSI6602MxEx系列
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助力半桥器件开关安全提速，纳芯微推出车规级带米勒钳位功能的隔离半桥驱动NSI6602MxEx系列

　　纳芯微正式推出车规级隔离半桥驱动芯片NSI6602MxEx系列，该系列在纳芯微明星产品NSI6602基础上，集成了米勒钳位功能，同时兼具高隔离电压、低延时、死区可配、欠压阈值可选等特点，适用于驱动SiC、IGBT等器件，可广泛应用于新能源汽车OBC、DC/DC、主动悬架等场景。NSI6602MxEx与NSI6602功能框图对比　　5A米勒钳位功能，助力半桥电路安全可靠　　在实际应用中，OBC/DCDC、工业电源、电机驱动等桥式电路的功率器件容易发生串扰行为，尤其伴随着第三代功率器件如SiC和GaN的应用，门极阈值电压以及最大耐受负压双双减小，使得抑制寄生导通的电压裕量在不断减小。在使用传统半桥驱动芯片时，为了避免因米勒效应引发的桥臂直通，通常需要调整驱动电路。　　然而，在很多情况下，即使精心调整了驱动参数、正负供电电压，以及优化PCB栅极寄生参数，也难以同时将正负串扰控制在安全余量以内。这不仅限制了碳化硅等器件性能的发挥，也可能带来潜在的安全隐患。开关过程中米勒效应原理　　纳芯微推出NSI6602MxEx系列，为两路半桥驱动电路集成5A能力的米勒钳位功能，能够为米勒电流提供最小阻抗释放路径，有效抑制串扰电压的抬升。NSI6602MxEx在NSI6602基础上全副武装，为SiC等器件的安全应用保驾护航。　　NSI6602MxEx米勒钳位方案应用分享　　在使用SiC功率器件时，由于其高dv/dt特性，门极常常遭遇正负串扰电压(Vswing)幅度超出门极开启阈值(Vgsth)及负向耐压极限(Vgs_min)的情况。这种串扰容易导致误导通或器件损伤，是高性能驱动设计的一大挑战。常规驱动方案　　如上图常规解决 SiC 器件门极串扰方案所示，这些传统手段虽然“理论可行”，但在高频高压的SiC应用中仍难以同时达到低损耗与安全余量的双重目标。　　下图展示了某款SiC器件分别搭配NSI6602MxEx和传统无米勒钳位驱动芯片的对比测试结果。在相同驱动参数与layout条件下，NSI6602MxEx能显著抑制正负Vswing，搭配适当负压关断后，可将门极串扰压制至安全范围以内。不同器件的串扰摆幅Vswing对比波形不同方案效果对比　　更进一步，对于部分 Ciss/Crss 优化良好的器件，NSI6602MxEx 甚至无需负压，也能实现串扰可控，极大降低系统设计复杂度。　　±10A输出电流，助力外围电路精简设计　　NSI6602MxEx提供超强驱动能力，最大可输出10A的拉灌电流，支持轨到轨输出。无论是直接驱动更大栅极电荷(Qg)的功率管，还是在多管并联的应用中，与传统方案相比，NSI6602MxEx无需额外添加缓冲器，即可实现高效驱动，有效简化外围电路设计。此外，32V最大工作电压，极限35V的最大耐压，可以应对更高的EOS冲击，搭配精简的驱动外围设计，大幅提高了整个电路系统的可靠性。　　可编程死区及多档欠压阈值，助力设计灵活配置　　NSI6602MxEx支持通过DT引脚进行死区配置，通过调整下拉电阻可以灵活配置不同死区时间，此外还可以将DT引脚直接接到原边VCC用来两路驱动并行输出;搭配DIS/EN两种可选的使能逻辑，为终端应用提供丰富的控制逻辑;另外，副边电源欠压UVLO设有8V，12V，17V三种选择，适配于IGBT和SiC应用中多种电源设计场景的欠压保护。　　NSI6602MxEx产品特性：　　5700VRMS隔离耐压，可驱动高压SiC和IGBT　　高CMTI：150 kV/μs　　输入侧电源电压：3V ~ 18V　　驱动侧电源电压：高达 32V　　轨到轨输出　　峰值拉灌电流：±10A　　峰值米勒钳位电流：5A　　驱动电源欠压：8V/12V/17V三档可选　　可编程死区时间　　可选的正反逻辑使能配置　　典型传播延时：80ns　　工作环境温度：-40℃ ~ 125℃　　符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准　　符合 RoHS 标准的封装类型：SOW18，爬电距离 >8mm　　产品选型与封装　　NSI6602MxEx系列提供六种型号可选，具备丰富的使能逻辑配置和驱动电源欠压值规格，灵活适配多种应用场景。
2025-07-11 09:57 reading：404
纳芯微推出车规级自动双向型电平转换器NCAS0104和NCAB0104，高ESD防护与宽电压适配破解系统互联挑战
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纳芯微推出车规级自动双向型电平转换器NCAS0104和NCAB0104，高ESD防护与宽电压适配破解系统互联挑战

　　纳芯微今日宣布推出车规级四位自动双向型电平转换器NCAS0104和NCAB0104。新推出的电平转换器具备高达15kV的ESD性能，支持更宽的端口输入电压(端口A：1.1~3.6V;端口B：1.65~5.5V)。可广泛适用于汽车信息娱乐系统、高级辅助驾驶系统、以及AI服务器等相关应用中，是系统间跨电压域互联互通的关键元件。　　全新发布的NCAS0104和NCAB0104均为弱缓冲型电平转换器，其中，NCAS0104内部集成了N沟道传输FET、10kΩ上拉电阻和上升沿速率加速电路，适用于驱动高阻抗负载，支持推挽和开漏的应用场合;NCAB0104内部集成了上升沿/下降沿速率加速电路和4kΩ缓冲电路，适合轻负载的推挽应用。　　ESD性能高达15kV　　全面护航系统可靠性　　NCAS0104和NCAB0104通过优化的电路设计实现了超高的ESD性能，高压侧的端口B通过了15kV的人体模型(HBM)测试 (JESD 22标准)和系统级ESD测试(IEC 61000-4-2标准)，显著优于市场同类产品，为汽车电子等系统在复杂电磁环境下的稳定运行提供坚实保障。　　更宽的端口输入电压　　支持灵活的器件选型　　NCAS0104和NCAB0104的端口A支持1.1~3.6V输入，端口B支持1.65~5.5V输入。更宽的端口输入电压，使得工程师能够在系统设计中不更换电平转换的情况下，更加灵活地选择外围器件，通过归一化的方案，显著降低系统设计难度，加速产品上市。　　封装和选型　　NCAS0104和NCAB0104满足AEC-Q100要求，工作温度为-40~125℃。NCAS0104提供TSSOP14和VQFN14封装，NCAB0104提供UQFN12封装。　　TSSOP14　　VQFN14　　UQFN12　　NCAS0104和NCAB0104将于2025年8月陆续量产。可联系纳芯微销售团队(sales@novosns.com)咨询产品详情或进行样片申请。　　一站式电平转换解决方案　　纳芯微可提供多种类型的电平转换器，包括：固定方向型、方向控制型、自动双向型，可满足客户在不同应用场合下的设计需求：　　固定方向型电平转换器对器件输入端的输入信号执行单向电平转换，然后提供到器件输出端。纳芯微固定方向型电平转换器产品包括：NCA8244、NCA8244L、NCA8541，均为单电源供电。　　方向控制型电平转换器配备一个或多个方向控制引脚，允许系统工程师灵活配置输入/输出方向，甚至实现单设备上的双向同时转换，提供更高的设计灵活性。纳芯微方向控制型电平转换器产品包括：NCA8T245、NCA8245、NCA8245L、NCA84245。　　自动双向型电平转换器可自动感知通信方向并采取相应动作。如果处理器GPIO需要信号双向传输，自动方向型电平转换器可以提供更加稳健的解决方案。自动双向型电平转换器不需要使用方向控制信号，每个通道都支持数据的独立传输或接收，消除了对处理器GPIO控制DIR输入的需求，从而简化了软件驱动程序的开发。纳芯微已有的自动双向型电平转换器现包括：NCA9306、NCAS0104、NCAB0104。　　纳芯微自动双向型电平转换器选型表
2025-07-02 09:26 reading：380
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