特征

•適合汽車(chē)應(yīng)用

•AEC-Q100符合以下結(jié)果：

–設(shè)備溫度等級(jí)1:TA=–40oC至125oC

–設(shè)備HBM ESD等級(jí)H2

–設(shè)備CDM ESD分級(jí)C4

•低RDS（on）輸出（0.83ΩHS+LS典型值）

•低功耗睡眠模式

•支持100%PWM

•8–38 V工作電源電壓范圍

•熱增強(qiáng)表面貼裝組件

•可配置過(guò)電流限制

•保護(hù)功能

–VBB欠壓鎖定（UVLO）

–過(guò)電流保護(hù)（OCP）

–電源短路保護(hù)

–對(duì)地短路保護(hù)

–過(guò)熱警告（OTW）

–超溫停機(jī)（OTS）

–引腳上顯示的過(guò)電流和過(guò)熱故障條件（nFAULT）

應(yīng)用

•汽車(chē)車(chē)身系統(tǒng)

•門(mén)鎖

•HVAC致動(dòng)器

•壓電警報(bào)

說(shuō)明

DRV8801-Q1提供了一個(gè)全H橋驅(qū)動(dòng)的通用電源驅(qū)動(dòng)解決方案。該裝置可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)有刷直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)繞組，以及其他裝置，如螺線管。一個(gè)簡(jiǎn)單的相/使能接口可以方便地連接到控制器電路。

輸出級(jí)使用配置為½-H橋的N溝道功率mosfet。DRV8801-Q1的峰值輸出電流高達(dá)±2.8A，工作電壓高達(dá)38V。內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生所需的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。

提供了一種低功耗休眠模式，該模式關(guān)閉內(nèi)部電路以實(shí)現(xiàn)非常低的靜態(tài)電流消耗。此睡眠模式可使用專用nSLEEP引腳設(shè)置。

提供內(nèi)部保護(hù)功能：欠壓閉鎖、過(guò)流保護(hù)、對(duì)電源短路保護(hù)、對(duì)地短路保護(hù)、超溫報(bào)警、超溫停機(jī)。過(guò)電流（包括對(duì)地短路和對(duì)電源短路）和過(guò)熱故障條件通過(guò)nFAULT引腳指示。

DRV8801-Q1封裝在16針QFN封裝中，帶有外露的散熱墊，提供增強(qiáng)的散熱效果。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表末尾的醫(yī)囑內(nèi)容附錄。

簡(jiǎn)化示意圖

典型特征

詳細(xì)說(shuō)明

概述

DRV8801-Q1是一種用于有刷直流電機(jī)的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案。該裝置集成了DMOS H橋和電流檢測(cè)和保護(hù)電路。該器件可以用8到38V的電源電壓供電，并且能夠提供高達(dá)2.8A峰值的輸出電流。

一個(gè)簡(jiǎn)單的相位使能接口允許控制電機(jī)的速度和方向。

系統(tǒng)控制器提供分流放大器輸出，用于精確測(cè)量電流。VPROPI引腳輸出的電壓是感應(yīng)引腳電壓的5倍。

包括低功耗休眠模式，允許系統(tǒng)在不驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)節(jié)省電力。

功能框圖

特性描述

電力主管

當(dāng)DRV8801-Q1設(shè)備不使用時(shí)，控制輸入nSLEEP用于最小化功耗。nSLEEP輸入禁用了許多內(nèi)部電路，包括內(nèi)部電壓軌和電荷泵。nSLEEP被斷言為邏輯低。此輸入引腳上的邏輯高導(dǎo)致正常操作。當(dāng)從低切換到高時(shí)，用戶應(yīng)在應(yīng)用PWM信號(hào)之前允許1毫秒的延遲。充油泵需要這段時(shí)間才能穩(wěn)定下來(lái)。

橋梁控制

表1顯示了DRV8801-Q1的邏輯：

為了防止快速衰減同步整流過(guò)程中的電流反向，當(dāng)電流接近0 A時(shí)，輸出將進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

上述邏輯表中每個(gè)狀態(tài)的電流路徑如圖6所示。

模式1

輸入模式1用于在快速衰減模式和慢速衰減模式之間切換。邏輯高使設(shè)備處于慢衰減模式。

模式2

模式2用于選擇在慢衰變?cè)傺h(huán)期間使用哪一組驅(qū)動(dòng)器（高壓側(cè)與低壓側(cè)）。只有當(dāng)模式1被斷言為高時(shí)，模式2才有意義。模式2的邏輯高電平通過(guò)高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行電流再循環(huán)。邏輯低電平通過(guò)低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行電流再循環(huán)。

同步整流快速衰減

這種衰變模式相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（圖6中的2）對(duì)面的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）發(fā)生相變。在快速衰減時(shí)，不允許電機(jī)電流為負(fù)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致方向改變。相反，當(dāng)電流接近零時(shí)，驅(qū)動(dòng)器就會(huì)關(guān)閉。有關(guān)計(jì)算功率的公式，請(qǐng)參見(jiàn)功耗部分。

同步整流慢衰減（制動(dòng)模式）

在慢衰減模式下，低壓側(cè)和高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器都會(huì)打開(kāi)，允許電流通過(guò)H橋和負(fù)載的低壓側(cè)和高壓側(cè)主體二極管循環(huán)（圖6中的3和4）。有關(guān)計(jì)算高側(cè)和低側(cè)慢衰變功率的公式，請(qǐng)參見(jiàn)功耗部分。

充電泵

電荷泵用于產(chǎn)生高于VBB的電源，以驅(qū)動(dòng)源端DMOS門(mén)。CP1和CP2之間應(yīng)連接一個(gè)0.1-μF陶瓷單片電容器，以便于泵送。在VCP和VBB之間連接一個(gè)0.1μF的陶瓷單片電容器，作為儲(chǔ)能器來(lái)運(yùn)行高側(cè)DMOS器件。

感官

低值電阻器可放置在感測(cè)引腳和接地之間，用于電流感應(yīng)。為了使感測(cè)輸出電流電平時(shí)的接地痕跡IR降最小，電流感應(yīng)電阻器應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)立的接地回路連接到星形接地點(diǎn)。這個(gè)軌跡應(yīng)該盡可能短。對(duì)于低值感測(cè)電阻，PCB中的IR下降可能非常顯著，應(yīng)予以考慮。

要設(shè)置手動(dòng)過(guò)電流跳閘閾值，在檢測(cè)引腳和GND之間放置一個(gè)電阻器。當(dāng)感應(yīng)引腳上升到500毫伏以上時(shí)，H橋輸出被禁用（hi-Z）。設(shè)備自動(dòng)重試一段時(shí)間t（OCP）。

過(guò)電流跳閘閾值可使用方程式1計(jì)算。

選擇的過(guò)電流跳閘等級(jí)不能大于I（OCP）。

VPROPI

VPROPI輸出約等于感應(yīng)引腳上電壓的五倍。VPROPI只有在有一個(gè)電阻器連接到檢測(cè)管腳時(shí)才有意義。如果感應(yīng)管腳接地，VPROPI測(cè)量0 V。還要注意，在慢衰減（制動(dòng)）過(guò)程中，VPROPI測(cè)量值為0 V。VPROPI可輸出最大2.5 V，因?yàn)樵?00 mV的感應(yīng)電壓下，H橋被禁用。

保護(hù)電路

DRV8801-Q1設(shè)備可完全防止VBB欠壓、過(guò)電流和過(guò)熱事件。

VBB欠壓鎖定（UVLO）

如果在任何時(shí)候VBB引腳上的電壓低于欠壓鎖定閾值電壓，則Hbridge中的所有FET都將被禁用，電荷泵也將被禁用。nFAULT引腳不報(bào)告UVLO故障情況，并保持hi-Z。當(dāng)VBB上升到UVLO閾值以上時(shí)，操作恢復(fù)。

過(guò)流保護(hù)（OCP）

監(jiān)控流經(jīng)高壓側(cè)和低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器的電流，以確保電機(jī)導(dǎo)線沒(méi)有對(duì)電源或接地短路。如果檢測(cè)到短路，H橋中的所有FET將被禁用，nFAULT被驅(qū)動(dòng)為低電平，并且t（OCP）故障計(jì)時(shí)器啟動(dòng)。在這段時(shí)間t（OCP）之后，允許設(shè)備遵循輸入命令，并嘗試另一個(gè)開(kāi)啟（在此嘗試期間nFAULT釋放）。如果仍有故障，則循環(huán)重復(fù)。如果t（OCP）失效后短路狀態(tài)不存在，則恢復(fù)正常運(yùn)行并解除nFAULT。

超溫警告（OTW）

如果模具溫度升高超過(guò)熱警告閾值，則nFAULT引腳驅(qū)動(dòng)低。當(dāng)模具溫度降至滯后水平以下時(shí)，nFAULT引腳被釋放。如果模具溫度繼續(xù)升高，設(shè)備將進(jìn)入超溫關(guān)機(jī)（OTS）部分所述的過(guò)熱關(guān)機(jī)。

超溫停機(jī)（OTS）

如果模具溫度超過(guò)熱關(guān)機(jī)溫度，則H橋中的所有FET將被禁用，電荷泵將關(guān)閉。在此故障情況下，nFAULT引腳保持拉低狀態(tài)。當(dāng)模具溫度降至滯后閾值以下時(shí)，操作自動(dòng)恢復(fù)。

熱關(guān)機(jī)（TSD）

芯片上集成了兩個(gè)模具溫度監(jiān)測(cè)器。當(dāng)模具溫度上升到最大值時(shí)，在160°C時(shí)會(huì)觸發(fā)一個(gè)熱警告信號(hào)。此故障會(huì)導(dǎo)致nFAULT low（低故障），但不會(huì)禁用芯片的操作。如果模具溫度進(jìn)一步升高至約175°C，全橋輸出將被禁用，直到內(nèi)部溫度降至低于15°C的滯后。

設(shè)備功能模式

除非nSLEEP引腳邏輯低，否則DRV8801-Q1設(shè)備處于活動(dòng)狀態(tài)。在休眠模式下，電荷泵被禁用，H橋場(chǎng)效應(yīng)晶體管被禁用hi-Z。如果nSLEEP邏輯高，DRV8801-Q1設(shè)備將自動(dòng)退出休眠模式。

應(yīng)用與實(shí)施

注意

以下應(yīng)用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準(zhǔn)確性或完整性。TI的客戶負(fù)責(zé)確定組件的適用性。客戶應(yīng)驗(yàn)證和測(cè)試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請(qǐng)信息

DRV8801-Q1設(shè)備用于中壓有刷直流電機(jī)控制應(yīng)用。

典型應(yīng)用

設(shè)計(jì)要求

對(duì)于本設(shè)計(jì)示例，使用表3中列出的參數(shù)作為輸入?yún)?shù)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

電機(jī)電壓

使用的電機(jī)電壓取決于所選電機(jī)的額定值和所需的轉(zhuǎn)速。更高的電壓使刷直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度更快，同樣的脈寬調(diào)制占空比應(yīng)用于功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。更高的電壓也會(huì)增加通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組的電流變化率。

功耗

DRV8801-Q1的功耗是RMS電機(jī)電流和每個(gè)輸出的FET電阻（RDS（ON））的函數(shù)。

在本例中，環(huán)境溫度為35℃，結(jié)溫達(dá)到65℃。在65℃時(shí)，RDS（ON）之和約為1Ω。如果電機(jī)電流為0.8 A，以熱量形式耗散的功率將為0.8 A2x 1Ω=0.64 W。

DRV8801-Q1達(dá)到的溫度取決于對(duì)空氣和PCB的熱阻。重要的是要將設(shè)備熱墊焊接到PCB接地板上，并在頂部和底部板層上通孔，以將熱量散失到PCB中并降低設(shè)備溫度。在這里使用的示例中，DRV8801-Q1的有效熱阻RθJA為47°C/W，并且：

電機(jī)電流跳閘點(diǎn)

當(dāng)引腳感應(yīng)電壓超過(guò)VTRIP（0.5 V）時(shí)，檢測(cè)到過(guò)電流。RSENSE電阻器的大小應(yīng)能設(shè)置所需的ITRIP電平。

將ITRIP設(shè)置為2.5 A，RSENSE=0.5 V/2.5 A=0.2Ω。

為防止誤跳閘，ITRIP必須高于正常工作電流。啟動(dòng)過(guò)程中的電機(jī)電流通常比穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)大得多，因?yàn)槌跏钾?fù)載轉(zhuǎn)矩更高，并且沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)繞組上產(chǎn)生更高的電壓和額外的電流。

通過(guò)在DRV8801-Q1輸出上使用串聯(lián)電感器來(lái)限制啟動(dòng)電流是有益的，因?yàn)檫@樣可以降低ITRIP，并可能降低系統(tǒng)所需的體積電容。啟動(dòng)電流也可以通過(guò)增加正向驅(qū)動(dòng)占空比來(lái)限制。

感測(cè)電阻選擇

為了獲得最佳性能，感測(cè)電阻器必須：

•表面安裝

•低電感

•額定功率足夠高

•靠近電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

驅(qū)動(dòng)電流

這個(gè)電流路徑是通過(guò)高側(cè)源DMOS驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)繞組，和低側(cè)下沉DMOS驅(qū)動(dòng)器。功耗I2R在一個(gè)源和一個(gè)接收器DMOS驅(qū)動(dòng)器中損失，如等式5所示。

應(yīng)用曲線

電源建議

本體電容

具有合適的局部體積電容是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō)，有更多的體積電容是有益的，但缺點(diǎn)是成本和物理尺寸增加。

所需的本地電容量取決于多種因素，包括：

•電機(jī)系統(tǒng)所需的最高電流。

•電源的電容及其提供電流的能力。

•電源和電機(jī)系統(tǒng)之間的寄生電感量。

•可接受的電壓紋波。

•使用的電機(jī)類(lèi)型（有刷直流、無(wú)刷直流、步進(jìn)電機(jī)）。

•電機(jī)制動(dòng)方法。

電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的電感會(huì)限制電源電流的變化率。如果局部大容量電容太小，系統(tǒng)將對(duì)過(guò)大的電流需求作出響應(yīng)，或者隨著電壓的變化而從電機(jī)中卸載。當(dāng)使用足夠的大容量電容時(shí)，電機(jī)電壓保持穩(wěn)定，并能快速提供大電流。

數(shù)據(jù)表通常提供建議值，但需要進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試以確定適當(dāng)尺寸的大容量電容器。

布局

布局指南

•印刷電路板（PCB）應(yīng)使用重型接地板。為了獲得最佳的電氣和熱性能，DRV8801-Q1必須直接焊接到電路板上。在DRV8801Q1的下面是一個(gè)熱墊，它提供了增強(qiáng)散熱的路徑。熱焊盤(pán)應(yīng)直接焊接到PCB的外露表面上。熱通孔用于將熱量傳遞到PCB的其他層。

•負(fù)載電源引腳VBB應(yīng)與電解電容器（通常為100μF）和陶瓷電容器（0.1μF）并聯(lián)，盡可能靠近設(shè)備。

•VCP和VBB之間以及CP1和CP2之間的陶瓷電容器（0.1μF）應(yīng)盡可能靠近設(shè)備。

•感測(cè)電阻應(yīng)盡可能靠近檢測(cè)引腳和接地回路，以盡量減少寄生電感。

布局示例

　　安芯科創(chuàng)是一家國(guó)內(nèi)芯片代理和國(guó)外品牌分銷(xiāo)的綜合服務(wù)商,公司提供芯片ic選型、藍(lán)牙WIFI模組、進(jìn)口芯片替換國(guó)產(chǎn)降成本等解決方案,可承接項(xiàng)目開(kāi)發(fā),以及元器件一站式采購(gòu)服務(wù),類(lèi)型有運(yùn)放芯片、電源芯片、MO芯片、藍(lán)牙芯片、MCU芯片、二極管、三極管、電阻、電容、連接器、電感、繼電器、晶振、藍(lán)牙模組、WI模組及各類(lèi)模組等電子元器件銷(xiāo)售。（關(guān)于元器件價(jià)格請(qǐng)咨詢?cè)诰€客服黃經(jīng)理：15382911663）

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