特征

•4通道保護(hù)低側(cè)驅(qū)動器

–四個帶過流保護(hù)的N溝道MOSFET

–集成電感鉗位二極管

–串行接口

•DW封裝：1.5-A（單通道開啟）/800毫安（四通道開啟）每個通道的最大驅(qū)動電流（25°C時）

•PWP封裝：2-A（單通道開啟）/1-A（四通道開啟）每個通道的最大驅(qū)動電流（25°C，適當(dāng)?shù)腜CB散熱）

•8.2-V至60-V工作電源電壓范圍

•熱增強(qiáng)表面貼裝組件

應(yīng)用

•繼電器驅(qū)動器

•單極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器

•電磁閥驅(qū)動器

•一般低壓側(cè)開關(guān)應(yīng)用

說明

DRV8804提供了一個帶過電流保護(hù)的4通道低壓側(cè)驅(qū)動器。它有內(nèi)置二極管來鉗制感應(yīng)負(fù)載產(chǎn)生的關(guān)斷瞬態(tài)，可以用來驅(qū)動單極步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、繼電器、螺線管或其他負(fù)載。

在SOIC（DW）封裝中，DRV8804可在25°C下為每個通道提供高達(dá)1.5-A（一個通道打開）或800毫安（所有通道打開）的連續(xù)輸出電流。在HTSSOP（PWP）封裝中，它可以在25°C的溫度下為每個通道提供高達(dá)2-A（一個通道打開）或1-A（四個通道打開）的連續(xù)輸出電流，且PCB適當(dāng)散熱。

本發(fā)明提供一種串行接口，包括串行數(shù)據(jù)輸出，該串行接口可以菊花鏈以控制具有一個串行接口的多個設(shè)備。

提供過電流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓鎖定和過熱的內(nèi)部關(guān)機(jī)功能，故障由故障輸出引腳指示。

DRV8804有20引腳、熱增強(qiáng)型SOIC封裝和16引腳HTSSOP封裝（環(huán)保型：RoHS&no Sb/Br）。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購附錄。

簡化示意圖

典型特征

詳細(xì)說明

概述

DRV8804是一個集成的4通道低端驅(qū)動器解決方案，適用于低端交換機(jī)應(yīng)用。串行接口控制低端驅(qū)動器輸出，允許多個驅(qū)動器鏈接在一起，節(jié)省通信線路的空間。四個低側(cè)驅(qū)動器輸出包括四個N通道MOSFET，其典型的RDS（on）為500 mΩ。一個單獨的電機(jī)電源輸入VM用作設(shè)備電源，并在內(nèi)部進(jìn)行調(diào)節(jié)，為低壓側(cè)柵極驅(qū)動器供電。通過使nENBL引腳邏輯高電平，可以禁用設(shè)備輸出。該裝置有幾個安全功能，包括集成過電流保護(hù)，將電機(jī)電流限制在固定的最大值，超過該值設(shè)備將關(guān)閉。熱關(guān)機(jī)保護(hù)使設(shè)備能夠在模具溫度超過TTSD限制時自動關(guān)機(jī)，并在模具達(dá)到安全溫度后重新啟動。如果VM低于欠壓鎖定閾值，UVLO保護(hù)將禁用設(shè)備中的所有電路。

功能框圖

特性描述

輸出驅(qū)動器

DRV8804包含四個受保護(hù)的低端驅(qū)動器。每個輸出端都有一個集成的箝位二極管，連接到一個公共引腳VCLAMP。

VCLAMP可以連接到主電源電壓VM。它也可以連接到齊納或TVS二極管到VM，允許開關(guān)電壓超過主電源電壓VM。當(dāng)驅(qū)動需要快速電流衰減的負(fù)載時，這種連接是有益的，例如單極步進(jìn)電機(jī)。

在所有情況下，輸出電壓不得超過最大輸出電壓規(guī)格。

串行接口操作

DRV8804由一個簡單的串行接口控制。邏輯上，界面如圖6所示。

使用SDATIN引腳將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到部件中的臨時保持移位寄存器中，在SCLK引腳的每個上升沿上一位。數(shù)據(jù)同時移出SDATOUT引腳，允許多個設(shè)備菊花鏈連接到一個串行端口上。請注意，SDATOUT引腳有一個推挽驅(qū)動器，它可以支持驅(qū)動另一個DRV8804 SDATIN引腳，時鐘頻率高達(dá)1兆赫，而無需外部上拉。可在SDATOUT和外部5 V邏輯電源之間使用上拉電阻器，以支持更高的時鐘頻率。TI建議電阻值大于1 kΩ。SDATOUT引腳可提供大約1毫安電源和5毫安匯。要向低壓微控制器提供邏輯信號，請使用從SDATOUT到GND的電阻分壓器。

閂鎖引腳上的上升沿將數(shù)據(jù)從臨時移位寄存器鎖存到輸出級。

啟動和復(fù)位操作

nENBL引腳啟用或禁用輸出驅(qū)動器。nENBL必須較低才能啟用輸出。nENBL不影響串行接口邏輯的操作。注意，nENBL有一個內(nèi)部下拉列表。

當(dāng)驅(qū)動高電平時，復(fù)位引腳復(fù)位內(nèi)部邏輯，包括OCP故障。清除所有串行接口寄存器。注意RESET有一個內(nèi)部下拉菜單。還提供了內(nèi)部加電復(fù)位，因此不需要在通電時驅(qū)動復(fù)位。

保護(hù)電路

DRV8804具有充分的保護(hù)功能，可防止欠壓、過電流和過熱事件。

過流保護(hù)（OCP）

每個FET上的模擬電流限制電路通過移除柵極驅(qū)動來限制通過FET的電流。如果該模擬電流限值持續(xù)時間超過tOCP除泥時間（約3.5μs），驅(qū)動器將被禁用，nFAULT引腳將被驅(qū)動至低電平。駕駛員將在重試時間（約1.2毫秒）內(nèi)保持禁用狀態(tài)，然后故障將自動清除。如果激活重置引腳或移除VM并重新應(yīng)用，故障將立即清除。

熱關(guān)機(jī)（TSD）

如果模具溫度超過安全限值，所有輸出FET將被禁用，并且nFAULT引腳將被驅(qū)動低。一旦模具溫度降至安全水平，操作將自動恢復(fù)。

欠壓鎖定（UVLO）

如果在任何時候VM引腳上的電壓低于欠壓鎖定（UVLO）閾值電壓，設(shè)備中的所有電路將被禁用，內(nèi)部邏輯將被重置。當(dāng)VM高于UVLO閾值時，操作將恢復(fù)。

設(shè)備功能模式

當(dāng)DR8804引腳的漏極邏輯被拉低時，V8804的輸出被激活。使設(shè)備在邏輯低時被啟用允許在高噪聲環(huán)境中使用長數(shù)據(jù)線，該環(huán)境不會無意中使設(shè)備具有耦合噪聲。無論nENBL引腳的狀態(tài)如何，設(shè)備仍將通過SDATIN/SDATOUT線和SCLK線傳輸數(shù)據(jù)。

一旦數(shù)據(jù)被移動到四個移位寄存器行中的每一個，閂鎖引腳就可以被拉高以輸出四個移位寄存器的狀態(tài)。一旦鎖存器被拉高，四個移位寄存器的狀態(tài)被置于邏輯“與”狀態(tài)，與nENBL引腳的狀態(tài)相反。如果nENBL引腳為邏輯低輸入，而閂鎖引腳為邏輯高電平，則該驅(qū)動器通道的開路漏極輸出將接通。

如果設(shè)備檢測到VM已降至UVLO閾值以下，它將立即進(jìn)入禁用所有內(nèi)部邏輯的狀態(tài)。設(shè)備將一直處于禁用狀態(tài)，直到VM上升到UVLO閾值以上，然后所有內(nèi)部邏輯被重置。在過電流保護(hù)（OCP）事件期間，設(shè)備在一個tRETRY間隔內(nèi)移除柵極驅(qū)動，并且nFAULT引腳驅(qū)動低。如果激活重置或移除VM并重新應(yīng)用，則故障將立即清除。

應(yīng)用與實施

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)驗證和測試其設(shè)計實現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請信息

DRV8804可用于驅(qū)動單極步進(jìn)電機(jī)。

典型應(yīng)用

設(shè)計要求

表1列出了該設(shè)計示例的設(shè)計參數(shù)。

詳細(xì)設(shè)計程序

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)矩。更高的電壓縮短了步進(jìn)電機(jī)線圈中的電流上升時間，允許電機(jī)產(chǎn)生更大的平均轉(zhuǎn)矩。使用更高的電壓也可以使電機(jī)以比較低電壓更快的速度運行。

驅(qū)動電流

電流路徑從電源VM開始，經(jīng)過感應(yīng)繞組負(fù)載和低側(cè)NMOS功率FET。單溝NMOS功率FET的功耗損耗如式1所示。

在標(biāo)準(zhǔn)FR-4 PCB上，DRV8804已被測量為1.5-A單通道或800毫安四通道（DW封裝）和2-A單通道或1-A四通道（PWP封裝）。最大均方根電流將根據(jù)PCB設(shè)計和環(huán)境溫度而變化。。

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)動系統(tǒng)設(shè)計的一個重要因素。一般來說，有更多的體積電容是有益的，但缺點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。

•電源的電容和提供電流的能力。

•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)類型（有刷直流、無刷直流、步進(jìn)電機(jī)）。

•使用的電機(jī)類型（有刷直流、無刷直流、步進(jìn)電機(jī)）。

電源和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)之間的電感會限制電源電流的變化率。如果局部大容量電容太小，系統(tǒng)將對過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，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)級測試以確定適當(dāng)尺寸的大容量電容器。

大容量電容器的額定電壓應(yīng)高于工作電壓，以便在電機(jī)向電源傳輸能量時提供裕度。

布局

布局指南

大容量電容器的額定電壓應(yīng)高于工作電壓，以便在電機(jī)向電源傳輸能量時提供裕度。

•小值電容器應(yīng)為陶瓷，并靠近器件引腳放置。

•高電流設(shè)備輸出應(yīng)使用寬金屬跡線。

設(shè)備熱墊應(yīng)焊接到PCB頂層接地板上。應(yīng)使用多個通孔連接到大型底層地平面。多個平面上產(chǎn)生的熱量是由多個金屬片產(chǎn)生的。

布局示例

熱注意事項

DRV8804具有熱關(guān)機(jī)（TSD）中所述的熱關(guān)機(jī)（TSD）。如果模具溫度超過約150°C，設(shè)備將被禁用，直到溫度降至安全水平。

設(shè)備進(jìn)入TSD的任何趨勢都表明功率消耗過大、散熱不足或環(huán)境溫度過高。

功耗

DRV8804的功耗主要由輸出場效應(yīng)管電阻（RDS（ON））消耗的功率控制。當(dāng)運行一個靜態(tài)負(fù)載時，每個場效應(yīng)管的平均功耗可以用方程式2粗略估計。

其中：

•P是一個FET的功耗

•RDS（ON）是每個FET的電阻

•IOUT等于負(fù)載所消耗的平均電流

注意，在啟動和故障條件下，該電流遠(yuǎn)高于正常運行電流；還必須考慮這些峰值電流及其持續(xù)時間。當(dāng)同時驅(qū)動多個負(fù)載時，所有有效輸出級的功率必須相加。

裝置中可消耗的最大功率取決于環(huán)境溫度和散熱量。

注意RDS（ON）隨著溫度的升高而增加，因此當(dāng)設(shè)備加熱時，功耗也會增加。在確定散熱器尺寸時，必須考慮到這一點。

散熱

DRV8804DW封裝采用標(biāo)準(zhǔn)SOIC外形，但中心引腳內(nèi)部熔合在芯片墊上，以更有效地去除設(shè)備中的熱量。封裝每側(cè)的兩個中心引線應(yīng)連接在一起，以盡可能大的銅面積，以消除設(shè)備的熱量。如果銅區(qū)在PCB的另一側(cè)，熱通孔用于在頂層和底層之間傳遞熱量。

一般來說，提供的銅面積越多，消耗的功率就越大。

DRV8804PWP包使用帶有暴露的PowerPAD的HTSSOP包™. PowerPAD包使用暴露的焊盤來去除設(shè)備中的熱量。為了正確操作，該焊盤必須與PCB上的銅熱連接以散熱。在具有接地板的多層PCB上，這可以通過添加多個通孔來實現(xiàn)，以將熱墊連接到地平面。在沒有內(nèi)部平面的PCB上，可以在PCB的任一側(cè)添加銅區(qū)域來散熱。如果銅區(qū)在PCB的另一側(cè)，熱通孔用于在頂層和底層之間傳遞熱量。

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