【导读】在汽车域控、发动机 ECU、工业 PLC 等系统中，多路电磁阀、继电器这类感性负载驱动，长期面临 MCU IO 紧缺、关断电压尖峰高、故障定位难等问题。纳芯微 NSD5614 四通道智能低边驱动系列现已量产，支持 SPI 与并口双输入，可通过 SPI 菊花链级联，大幅减少 IO 与隔离器件用量。产品内置 60V 高压钳位，±4kV ESD 防护，四通道独立保护，还能在关断状态下检测负载开路、短路到地故障。该系列分为车规、工规两个版本，分别面向汽车底盘、车身域控以及工业 PLC 低边负载场景；同系列更大电流版本 NSD5624 目前处于送样阶段。NSD5614 属于纳芯微 MotivDrive® 电机驱动产品家族，助力简化多路负载硬件设计，提升整机稳定性。
NSD5614系列支持SPI串口与并口双输入接口，具备四通道独立诊断与保护功能，内置60V高压钳位，增强ESD性能可达±4kV，支持输出并联及最高200kHz PWM开关频率，全面简化多路负载驱动的系统开发，显著提升整机鲁棒性。
NSD5614系列提供车规和工规两种版本，满足不同应用领域的需求。车规版本适用于12V/24V/48V汽车应用场景，可驱动底盘、发动机ECU及车身域控中的各类电磁阀、继电器等负载。工规版本面向工业自动化PLC与智能终端等领域的各类低边负载应用。
SPI接口支持多芯片菊花链级联，大幅减少输入IO和信号隔离数量，降低系统成本
NSD5614系列除了支持简单的并口输入控制输出外，还支持通过SPI接口控制输出。SPI通信支持两种连接方式：
下图左为SPI并行连接方式，多个NSD5614从设备共用通信线SDI/SDO/SCK，每个芯片单独连接片选信号NCS。
下图右为SPI菊花链（Daisy Chain）连接方式，多个NSD5614从设备共用时钟信号SCK和片选信号NCS，每个芯片的SDI和SDO采用菊花链连接。
图1 多芯片SPI接口控制连接方式
采用SPI串口连接多个NSD5614芯片，可大幅减少控制IO口数量。特别是在菊花链级联模式下，针对工业PLC中N个四通道低边驱动的应用，仅需1个SPI口和1个四通道数字隔离器，即可替代原本所需的4N个输入IO口和4N个光耦隔离器件。
关断状态下的的负载开路（OL）和短路到地（SCG）诊断，精准定位反馈故障
NSD5614支持负载开路（OL）和短路到地（SCG）诊断功能，可在驱动芯片关断状态（Off state）下进行检测，帮助系统在驱动负载前及时发现异常，提升系统的可预测性和可维护性。
Off state诊断的原理是在芯片内部的MOS管关断时，通过对OUT端施加上下拉电流，使OUT端电压处于不同电位，从而检测OUT端的负载连接状态。
当VOUT>0.6*VDD时，判定OUT端负载连接正常（Normal）。
当0.4*VDD<VOUT<0.6*VDD，且持续超过110μs时，判定OUT端负载开路（OPL）。
当VOUT<0.4*VDD，且持续超过110μs时，判定OUT端短路到地（SCG）。
内置高压钳位管与通道独立保护机制，全面提升系统可靠性
NSD5614用于驱动感性负载时，当低边MOS关断后，感性负载开始退磁（Demagnetization）。为防止OUT端产生过高电压而损坏内部MOS管，芯片内置的高压钳位管将VDS电压钳位至VDS(CL)，使续流电流逐渐衰减至零，如下图3所示，对应t从0到t1的阶段。
高压钳位管的EAS钳位能量可参考下图中的计算公式，也可通过示波器计算该阶段的输出电压、电流和时间的积分。
图2 输出钳位及钳位能量
NSD5614具备全面的保护和诊断功能，包括四通道独立的过温保护、过流保护、负载开路和短路到地诊断检测，以及VM电压欠压保护，有助于提升系统可靠性。
封装与选型
纳芯微四通道SPI接口智能低边驱动NSD5614系列现已全面量产，更大电流、更低内阻的NSD5624系列正在样品阶段。两款产品均支持输出通道独立控制，并具备全面的智能诊断与保护功能，可满足汽车及工业领域的高可靠性应用需求。
图3 NSD5614系列选型表
纳芯微MotivDrive®：面向汽车、工业和智能终端市场的高可靠电机驱动方案
MotivDrive®是纳芯微倾力打造的电机驱动产品家族，以高集成、安全可靠、品类丰富为核心优势，产品覆盖直流有刷电机、步进电机、直流无刷电机的集驱和预驱（NSD7系列、NSD8系列、NSD3系列），继电器、电磁阀与螺线管的低边驱动（NSD56系列、NSD1x4系列）等多种品类。
MotivDrive®电机驱动产品支持高精度电流采样，并集成过流、过温、欠压保护及堵转、负载开路检测等全面的保护与诊断功能，帮助客户减少外围器件，实现小型化与高可靠性的系统设计。
关于纳芯微
纳芯微电子（简称纳芯微，股票代码：688052.SH/02676.HK）是高性能高可靠性模拟及混合信号芯片公司，聚焦传感器、信号链、电源管理三大产品方向，为汽车、可再生能源与电源、工业自动化、智能终端等行业提供全链路半导体解决方案。
从绿色能源、智慧出行到智能终端，纳芯微致力于通过持续的技术突破与应用创新，构筑面向物理 AI 时代值得信赖的芯基建。
结论
多路感性负载驱动的 IO 资源紧张、感性尖峰与故障排查难题，一直是汽车电控和工业 PLC 设计的痛点。NSD5614 依靠 SPI 菊花链级联方案，有效节约 MCU IO 与外围隔离器件成本，配合关断态负载诊断、多维度通道保护和内置高压钳位，既能抑制感性负载关断尖峰，又能提前识别负载故障。车规与工规双版本覆盖汽车和自动化市场，和后续 NSD5624 一起，扩充 MotivDrive® 驱动产品矩阵，为多路继电器、电磁阀负载提供高集成、高可靠的驱动方案。
