40V/10A大电流H桥｜纳芯微NSD7315：兼顾车规与工规的有刷电机驱动方案

有刷直流电机广泛应用于工业自动化、ATM金融设备、票据处理机具、多功能一体机等各类设备。这类应用场景对电机驱动器有着明确诉求：充足的峰值输出电流、低导通损耗、完备的保护与故障诊断能力，同时在保证整机可靠性的前提下简化外围硬件设计。纳芯微NSD7315正是围绕这些诉求设计的一款集成式H桥驱动器——40V绝对最大供电、10A峰值驱动能力、150mΩ级导通电阻，并提供SPI与硬件两种接口版本，面向车规与工规场景中对鲁棒性和可诊断性有要求的电机驱动设计。

一、功率级：40V/10A与150mΩ的平衡

NSD7315的功率级由四个N沟道MOSFET构成完整H桥，绝对最大耐压40V，推荐工作范围4.5V至35V，峰值输出电流可达10A ，连续电流能力最终取决于散热设计。导通电阻方面，在TJ=25°C、VM=13.5V条件下，高侧与低侧MOSFET合计典型值为150mΩ；在TJ=150°C时升至220mΩ。器件的工作温度范围为-40°C至125°C，覆盖工业级与多数车规场景的环境温度要求。

二、集成电流采样：省去大功率采样电阻

NSD7315在功率级内部集成了电流镜像采样，通过在内部大功率MOSFET旁并联一个缩小的“镜像”管，从IPROP1/IPROP2引脚输出与高侧FET电流成比例的模拟电流，典型比例为1/1100。因此系统无需在电机主回路中串入笨重的大功率采样电阻，取而代之的是IPROP引脚外的一颗普通信号转换电阻，即可获得与负载电流成正比的电压信号，用于堵转检测、负载变化判断或闭环电流控制。

外部转换电阻的阻值，取决于需要监测的最大电流。因为IPROPI引脚电压不能超过5V，因此按RSENSE(max) = K × 5V / IO(max) 计算（K取1100）：如果系统需要监测高达10A的满量程电流，采样电阻就不能超过550Ω（可选500Ω）；如果系统最大运行电流为2.5A，按公式上限达2.2kΩ，可取1.5kΩ，以便在正常工作时获得更高的信号电压幅值。若电阻选取过大导致任何工况下电压超限，IPROPI将被钳位，电流调节功能也会被禁用。

该电流采样在正向驱动、反向驱动和高侧慢衰减模式下均能反映H桥电流。不过，在快衰减或低侧慢衰减模式下，由于电流不流经高侧FET，IPROP输出不再代表半桥电流，这是使用中需要注意的。若只需单电阻采样，可将IPROP1与IPROP2短接后共用一颗RSENSE，输出即正比于两个高侧FET电流之和。

与电流采样配套的是内部电流调节功能。NSD7315采用固定关断时间的斩波方案，ITRIP阈值在SPI版本中可配置为4A/5.4A/6.5A/7A四档，硬件版本固定为6.5A；关断时间TOFF在SPI版本中可选20/40/60/80μs，硬件版本固定40μs。当电流达到ITRIP并持续tDEG（典型1μs）后，器件进入慢衰减，直到电流回落至阈值以下再按输入状态重新驱动。这一机制在电机启动和堵转时自动限制电流，降低对电源和功率级的冲击。

引脚视图

三、三种控制模式与灵活的接口选择

NSD7315提供PH/EN、PWM（IN1/IN2）和独立半桥三种控制模式。PH/EN模式下，EN/IN1为使能、PH/IN2为方向，适合传统的使能+方向接口；PWM模式下，通过IN1和IN2的逻辑组合实现对电机的控制，适合需要调速和慢衰减制动的场合；独立半桥模式则允许两个半桥分别控制，用于驱动两个电磁阀或两个单向有刷电机负载。

硬件版本NSD7315H通过MODE引脚的三电平设置来选择模式：接GND为PH/EN，接DVDD或外部5V为PWM，通过200kΩ电阻接地或悬空为独立半桥。模式在上电或退出睡眠时锁存，运行中改变MODE引脚不会生效，需重新上电或sleep复位。

SPI版本NSD7315S则没有专用MODE引脚，模式通过IC1控制寄存器的MODE位配置，在DISABLE信号由高变低时锁存。

两种版本的选择取决于系统对灵活性与引脚数的权衡。硬件版本以少量外部电阻完成模式、压摆率、电流调节等配置，适合成本敏感、不需要实时读取故障寄存器的设计；SPI版本通过4线全双工接口访问状态寄存器与控制寄存器，支持菊花链连接最多63个设备，适合多轴或多负载系统中需要集中诊断和参数调整的场合。

四、保护与诊断：面向车规与工规的鲁棒性设计

NSD7315的保护覆盖VM欠压锁定（UVLO）、电荷泵欠压（CPUV）、过流保护（OCP）、开路检测（OLD）、热关断（TSD）和过热预警（OTW）；故障通过nFAULT引脚和SPI状态寄存器双重上报，MCU无需轮询即可知道是哪一类故障。

OCP支持锁存关断、自动重试、仅报告和关闭四种响应；在独立半桥模式下，两路过流互不影响。开路检测分待机（OLP）和运行（OLA）两种：OLP在上电或退出睡眠时判断电机是否连接，OLA在PWM切换过程中判断负载是否断开；但OLA需要高侧续流条件，在低侧续流的制动状态下可能误报。TSD可配置为锁存或自动恢复，OTW则在结温接近上限前提前预警。

对于车规与工规场景共同关注的ESD与可靠性，NSD7315全引脚HBM达±2000V，角落引脚CDM±750V，其他引脚±500V；睡眠电流典型值3μA，有助于降低待机功耗。器件采用HTSSOP24封装（7.7mm×4.4mm），底部散热焊盘可焊接至PCB地平面并通过过孔阵列散热，适合空间受限但需要一定功率耗散能力的控制板。

五、典型应用

在工厂自动化与机器人领域，NSD7315可应用于传送带驱动、AGV行走轮或扫地/洗地机的滚刷电机。工业设备经常面临频繁启停和重载工况，芯片内部集成的电流采样功能可以免去外部大功率采样电阻，直接将负载电流反馈给主控系统，实现精准的力矩控制或碰撞检测；对于多轴密集控制的系统，SPI版本的菊花链拓扑能节省主控芯片的IO资源。

在金融与商业设备中，无论是ATM自动取款机、纸币清分机还是ePOS收银机，其内部电机往往需要高起停频率和紧凑的安装空间。NSD7315的小尺寸封装和高集成设计完美契合了这一需求。更重要的是，处理纸钞或票据时卡顿是常见故障，芯片内置的堵转限流和开路检测（OLD）功能，能让主控在发生卡钞时迅速响应并停止驱动，防止电机过热烧毁或损坏纸张。

在办公与智能家居场景，多功能打印机（MFP）的走纸机构以及电动窗帘的升降控制，是典型的中低功率有刷电机应用。针对这类对成本敏感且高度依赖硬件保护的设备，NSD7315的硬件版本免去了繁琐的软件配置，低睡眠功耗，也满足了智能家居的低待机功耗需求。

此外，针对汽车电子应用，纳芯微也提供NSD7315的车规级（-Q1）版本，凭借可靠的性能机制和车规认证，能够胜任车载隐藏式门把手、后视镜折叠等辅助电机驱动场景，为整车的可靠运行提供保障。

六、结语

NSD7315的定位很清晰：在40V/10A的功率等级上，用集成电流采样替代大功率采样电阻，用可配置的电流调节和多重保护降低系统应力，用SPI/硬件双版本覆盖从简单调速到集中诊断的不同需求。对于工业自动化、ATM、打印机、电动窗帘等有刷电机应用，以及需要125°C工作温度和完整故障诊断的车规场景，它提供了一个在功率密度、诊断能力和设计复杂度之间较为均衡的选择。

如需了解更多有关NSD7315的信息或申请样品，可联系：sales@chiplinkstech.com；陈工，13924675549。

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