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DRV8161智能柵極驅動器技術文檔總結

科技綠洲 ? 2025-10-11 14:46 ? 次閱讀
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DRV816x 器件是半橋柵極驅動器,能夠驅動高側和低側 N 溝道 MOSFET。柵極驅動電壓由GVDD電源引腳產生,集成自舉電路用于驅動高壓側FET,漏極高達102V。智能柵極驅動架構支持高達 1A 源極和 2A 灌電流的 16 級(48 個組合)柵極驅動峰值電流,以及柵極驅動電流的內置定時控制。這些器件可用于驅動各種類型的負載,包括無刷/有刷直流電機、永磁同步電機、步進電機、SRM 和螺線管。
*附件:drv8161.pdf

為電源欠壓、FET 過流和芯片過溫提供內部保護功能。nFAULT引腳指示保護功能檢測到的故障事件。nDRVOFF引腳獨立于PWM控制啟動功率級關斷。DRV8162和DRV8162L器件提供分體式電源架構,以協(xié)助安全轉矩關閉 (STO) 功能。

許多器件參數(shù),包括柵極驅動電流、死區(qū)時間、PWM 控制接口和過流檢測,都可以通過連接到器件引腳的幾個無源元件進行配置。集成的低側電流檢測放大器 (DRV8161) 將電流測量信息反饋給控制器

特性

  • 驅動兩個半橋配置的 N 溝道 MOSFET
    • 高側 MOSFET 源極/漏極高達 102V(絕對最大值)
    • 8V(5V DRV8162L)至 20V 柵極驅動電源
    • 集成自舉二極管
  • 功能安全質量管理
    • 可用于幫助功能安全系統(tǒng)設計的文檔
  • 通過集成涓流電荷泵支持 100% PWM 占空比
  • 16級柵極驅動峰值電流
    • 16mA - 1000mA 源電流
    • 32mA - 2000mA 灌電流
    • 源灌電流比 1:1、1:2、1:3
  • 可調PWM死區(qū)時間插入20ns - 900ns
  • 用于電機相位 (SH) 開關的穩(wěn)健設計
    • 轉換速率 50V/ns
    • 負瞬態(tài)電壓 -20V
    • 2A強柵下拉
  • 用于冗余關斷的分離式柵極驅動電源輸入(DRV8162、DRV8162L)
  • 低失調電流檢測放大器 (DRV8161)
    • 可調增益(5、10、20、40V/V)
  • 靈活的PWM控制接口;2引腳PWM、1引腳PWM和獨立PWM模式
  • 13 級 VDS 過電流閾值
  • 獨立關斷引腳 (nDRVOFF)
  • 柵極驅動器軟關斷序列
  • 集成保護功能
    • GVDD 欠壓 (GVDDUV)
    • 自舉欠壓 (BST_UV)
    • MOSFET 過流保護 (VDS)
    • 射擊穿透保護
    • 熱關斷 (OTSD
    • 故障狀態(tài)指示器 (nFAULT)
  • 支持 3.3V 和 5V 邏輯輸入

參數(shù)

image.png

方框圖

image.png

?一、核心產品概述?

  • ?型號?:DRV8161/DRV8162/DRV8162L(AEC-Q100認證,工業(yè)及汽車級)
  • ?功能?:半橋柵極驅動器,集成自舉二極管、電流檢測放大器(DRV8161)及多重保護功能
  • ?關鍵特性?:
    • ?寬電壓支持?:GVDD供電8-20V(DRV8162L支持5V),MOSFET電源(VDRAIN)最高102V
    • ?智能驅動架構?:16級可調柵極電流(源極16mA-1A/灌極32mA-2A),支持1:1至1:3源灌比配置
    • ?保護功能?:GVDD/BST欠壓鎖定、VDS過流監(jiān)測(13級閾值)、熱關斷(OTSD)、-20V負瞬態(tài)耐受
    • ?控制模式?:支持2-PIN PWM、1-PIN PWM及獨立PWM模式(通過DT/MODE引腳配置)
    • ?封裝?:20引腳VSSOP(5.1×4.9mm)

?二、關鍵技術創(chuàng)新?

  1. ?智能柵極驅動?
    • 動態(tài)調整MOSFET開關速度,支持外部門極電阻替代
    • 編程死區(qū)時間(20-900ns)及VGS監(jiān)測模式
  2. ?安全冗余設計?
    • DRV8162/DRV8162L支持雙電源輸入(GVDD/GVDD_LS),實現(xiàn)安全扭矩關斷(STO)
  3. ?集成電流檢測?
    • DRV8161內置雙向電流檢測放大器(增益5/10/20/40V/V),支持低側分流電阻測量

?三、典型應用場景?


?四、電氣特性與設計要點?

?參數(shù)??典型值??備注?
工作溫度范圍-40°C ~ 125°C結溫可達150°C
GVDD靜態(tài)電流2mA(12V無負載)含電荷泵活動電流
自舉二極管壓降0.82V@100mA集成TCP緩解電壓跌落
傳播延遲41ns(上升沿)高低側匹配誤差±4ns
VDS過流響應時間3μs(含消抖)支持脈沖/直流模式檢測

?設計建議?:

  1. ?布局優(yōu)化?
    • 縮短GH/SH/GL/SL走線,減少寄生電感
    • 自舉電容(CBST≥1μF)需靠近BST-SH引腳
  2. ?保護配置?
    • VDSLVL電阻設置過流閾值(0.1V-2V)
    • nFAULT引腳需外接10kΩ上拉電阻

?五、保護機制對比?

?故障類型??響應動作??恢復條件?
GVDD欠壓關閉所有驅動,nFAULT拉低電壓恢復至7.4V以上
VDS過流立即關斷MOSFET,故障鎖存INH/INL保持低電平>250μs
熱關斷(OTSD)觸發(fā)軟關斷序列結溫低于158°C(滯后8.5°C)
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