Texas Instruments drv8316c三相集成 FET 電機驅(qū)動器集成了三個 H橋，具有 40 V 絕對最大電壓。它包括 95mΩ（高側(cè) + 低側(cè)）的極低 RDS(ON) ，可實現(xiàn) 12V/24V 無刷直流電機的大功率驅(qū)動能力。DRV8316C提供集成電流檢測功能，無需再使用外部檢測電阻。DRV8316C集成了電源管理電路，包括可用于為外部電路供電的電壓可調(diào)節(jié)降壓穩(wěn)壓器（3.3V/5V，200mA）和 LDO (3.3V/30mA)。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments DRV8316C Three-Phase Integrated FET Motor Driver數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments DRV8316C提供可配置的6x或3x PWM控制方案，可用于使用外部微控制器實施有傳感器或無傳感器磁場定向控制 (FOC)、正弦控制或梯形控制。DRV8316C能夠驅(qū)動高達200kHz的PWM頻率。DRV8316C可通過SPI (DRV8316CR) 或引腳 (DRV8316CT) - PWM模式進行高度配置。壓擺率、OCP電平和電流檢測增益是部分可配置的特性。

該器件集成了多種保護特性，包括電源欠壓鎖定 (UVLO)、過壓保護 (OVP)、電荷泵欠壓 (CPUV)、過流保護 (OCP)。還包括過熱警告 (OTW) 和過熱關(guān)斷 (OTSD) 特性。集成到DRV8316C的這些特性旨在保護器件、電機和系統(tǒng)免受故障事件的損害。nFAULT引腳指示故障情況。

特性

• 三相BLDC電機驅(qū)動器
  • 逐周期限流，可限制相電流
  • 支持高達200kHz的PWM頻率
  • 主動消磁支持減少功率損耗
• 4.5V至35V工作電壓（絕對最大值40V）
• 高輸出電流能力：8A峰值
• 低MOSFET導(dǎo)通狀態(tài)電阻
  • RDS(ON) (HS + LS) ：95mΩ（TA = 25°C時）
• 低功率睡眠模式
  • 1.5μA（V VM =24V，T A =25°C）
• 多種控制接口選項
  • 6個PWM控制接口
  • 3個PWM控制接口
  • 具有逐周期電流限制的6x PWM控制接口
  • 具有逐周期電流限制的3x PWM控制接口
• 它不需要外部電流感測電阻器，內(nèi)置電流感測功能
• 靈活的器件配置選項
  • DRV8316CR：用于器件配置和故障狀態(tài)的5MHz 16位SPI接口
  • DRV8316CT：基于硬件引腳的配置
• 支持1.8V、3.3V和5V邏輯輸入
• 內(nèi)置3.3V (5%)、30mA LDO 穩(wěn)壓器
• 內(nèi)置3.3V/5V、200mA降壓穩(wěn)壓器
• 內(nèi)置3.3V、30mA LDO
• 延遲補償減少占空比失真
• 整套集成保護特性
  • 電源欠壓閉鎖 (UVLO)
  • 電荷泵欠壓 (CPUV)
  • 過流保護 (OCP)
  • 熱警告和熱關(guān)斷 (OTW/OTSD)
  • 故障狀態(tài)指示引腳 (nFAULT)
  • 可選擇通過SPI接口進行故障診斷

簡化示意圖

TI DRV8316C三相集成FET電機驅(qū)動器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、核心特性與架構(gòu)概述

DRV8316C是德州儀器(TI)推出的三相集成FET電機驅(qū)動器，具有以下關(guān)鍵技術(shù)特性：

?驅(qū)動性能?：

• 4.5V至35V寬工作電壓范圍（絕對最大值40V）
• 8A峰值輸出電流能力
• 超低MOSFET導(dǎo)通電阻：95mΩ（高邊+低邊，25℃時）
• 支持高達200kHz PWM頻率
• 集成電流檢測功能，無需外部分流電阻

?控制接口?：

• 多種控制模式可選：
  • 6x PWM控制接口（支持逐周期電流限制）
  • 3x PWM控制接口（支持逐周期電流限制）
• 兩種配置方式：
  • DRV8316CR：5MHz 16位SPI接口
  • DRV8316CT：硬件引腳配置

?集成電源管理?：

• 內(nèi)置3.3V/30mA LDO穩(wěn)壓器
• 內(nèi)置3.3V/5V可調(diào)、200mA降壓穩(wěn)壓器
• 超低功耗睡眠模式：1.5μA（24V供電時）

二、硬件設(shè)計詳解

1. 電源架構(gòu)設(shè)計

• ?多電壓支持?：
  • 主電源VM：4.5-35V輸入
  • 內(nèi)置電荷泵提供柵極驅(qū)動電壓
  • 三路可選輸出電壓(3.3V/4.0V/5.0V/5.7V)

?關(guān)鍵電源電路參數(shù)?：

• 電荷泵電容：1μF/16V（CP引腳）
• VM去耦電容：0.1μF陶瓷電容+10μF電解電容
• AVDD去耦電容：1μF/6.3V陶瓷電容

2. 引腳配置與功能

• ?40引腳VQFN封裝?（7mm×5mm）
• 關(guān)鍵功能引腳：
  • INHx/INLx：PWM輸入控制
  • SOx：電流檢測輸出
  • nFAULT：故障指示
  • nSLEEP：低功耗模式控制

?典型配置?：

• 電流檢測增益設(shè)置：通過GAIN引腳或SPI寄存器
• 壓擺率控制：25/50/125/200V/μs可選
• OCP電平：16A或24A可選

三、典型應(yīng)用場景

1. 無刷直流電機驅(qū)動

?配置要點?：

• 支持梯形和正弦控制
• 內(nèi)置電流檢測簡化FOC實現(xiàn)
• 主動去磁功能降低功耗
• 典型連接：
  • 6x模式：直接驅(qū)動三相電機
  • 3x模式：適合傳感器控制

2. 有刷電機與負(fù)載驅(qū)動

?實施建議?：

• 使用兩相構(gòu)成H橋驅(qū)動
• 支持剎車和滑行模式
• 電流檢測用于過流保護
• 典型應(yīng)用：
  • CPAP機器
  • 打印機
  • 相機云臺
  • HVAC電機

四、保護功能解析

1. 電氣保護

• ? 過流保護(OCP) ?：
  • 可配置為鎖存/自動重試/僅報告
  • 16A/24A兩檔閾值
• ? 過壓保護(OVP) ?：
  • 22V/34V可選閾值
• ? 欠壓鎖定(UVLO) ?：
  • VM欠壓閾值4.3V（典型值）

2. 熱保護

• 過熱警告(OTW)：145℃
• 熱關(guān)斷(OTSD)：180℃
• 雙重溫度監(jiān)測：
  • MOSFET區(qū)域單獨保護
  • 芯片整體溫度保護

五、PCB設(shè)計指南

1. 布局關(guān)鍵點

• ?地平面分割?：
  • 功率地(PGND)與信號地(AGND)分離
  • 單點連接于電流檢測電阻Kelvin接點
• ?大電流走線?：
  • 相位輸出線寬≥2mm
  • 避免銳角轉(zhuǎn)彎

2. 熱設(shè)計

• 充分利用散熱焊盤
• 推薦多層板設(shè)計：
  • 頂層：信號層
  • 中間層：完整地平面
  • 底層：電源層+散熱過孔陣列

六、性能優(yōu)化建議

1. 電流檢測優(yōu)化

• 推薦RC濾波器參數(shù)：
  • 電阻：330Ω
  • 電容：22pF
  • 截止頻率＞10倍PWM頻率

2. 動態(tài)性能調(diào)節(jié)

• 延遲補償功能：
  • 可配置1.2-3.2μs固定延遲
  • 減少占空比失真
• 主動去磁設(shè)置：
  • 通過OCP/SR引腳或SPI配置
  • 降低二極管導(dǎo)通損耗