特征

•高效率功率級（高達(dá)96%），具有低RDS（on）MOSFET（TJ=25°C時為80 mΩ）

•工作電源電壓高達(dá)50 V（最大65 V絕對值）

•每個裝置10 A連續(xù)輸出電流和24 A峰值電流

•PWM工作頻率高達(dá)500 kHz

•集成自保護(hù)電路

•可編程循環(huán)限流保護(hù)

•每個半橋的獨(dú)立電源和接地引腳

•智能閘門驅(qū)動及防交叉導(dǎo)電

•不需要外部緩沖器或肖特基二極管

•熱增強(qiáng)DKD（36針PSOP3）封裝

應(yīng)用

•直流和無刷直流電動機(jī)

•三相永磁同步電動機(jī)

•機(jī)器人與觸覺控制系統(tǒng)

•執(zhí)行機(jī)構(gòu)和泵

•精密儀器

•TEC驅(qū)動程序

說明

DRV8402是一個高性能，集成雙全橋電機(jī)驅(qū)動器與先進(jìn)的保護(hù)系統(tǒng)。由于低RDS（on）和智能門驅(qū)動器設(shè)計，這種電機(jī)驅(qū)動器的效率可以達(dá)到96%，這使得可以使用更小的電源和散熱器，是一個很好的節(jié)能應(yīng)用的候選。該設(shè)備需要兩個電源，一個用于GVDD和VDD，一個用于PVDD，一個高達(dá)50V。DRV8402能夠驅(qū)動5A連續(xù)均方根電流和12A峰值電流，每個全橋具有低閑置功耗。它也可以用于高達(dá)10A的連續(xù)電流和24A的峰值電流并聯(lián)全橋運(yùn)行。

DRV8402可以在高達(dá)500千赫的開關(guān)頻率下工作，同時仍然保持精確的控制和高效率。它還擁有集成在芯片上的創(chuàng)新保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)設(shè)備免受可能損壞系統(tǒng)的各種故障條件的影響。這些保護(hù)措施包括短路保護(hù)、過電流保護(hù)、欠壓保護(hù)和兩級熱保護(hù)。DRV8402有一個限流電路，可防止設(shè)備在負(fù)載瞬變（如電機(jī)啟動）期間停機(jī)。可編程過電流檢測器允許可調(diào)的電流限制和保護(hù)水平，以滿足不同的電機(jī)要求。

DRV8402每個半橋都有獨(dú)特的獨(dú)立電源和接地引腳，這使得通過外部并聯(lián)電阻器提供電流測量成為可能，并支持具有不同電源電壓要求的多個電機(jī)。

簡化應(yīng)用程序圖

系統(tǒng)框圖

典型特征

操作理論

電源

為了幫助系統(tǒng)設(shè)計，除了功率級電源之外，DRV8402只需要12伏電源。內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器為數(shù)字和低壓模擬電路提供合適的電壓水平。此外，所有需要浮動電壓供電的電路，例如，高壓側(cè)柵極驅(qū)動器，都由只需要幾個外部電容器的內(nèi)置自舉電路來容納。

為了提供電氣特性，包括柵極驅(qū)動和輸出級的PWM信號通路被設(shè)計成相同的、獨(dú)立的半橋。因此，每個半橋都有獨(dú)立的柵極驅(qū)動電源（gvd_X）、引導(dǎo)引腳（BST_X）和功率級電源引腳（PVDD_X）。此外，還提供了一個附加管腳（VDD）作為所有公共電路的電源。盡管由相同的12-V電源供電，但建議使用1–10Ω電阻器將GVDD_X引腳與印刷電路板（PCB）上的VDD分開。應(yīng)特別注意將所有去耦電容器盡可能靠近其相關(guān)引腳。一般來說，必須避免電源引腳和去耦電容器之間的電感。

對于正常工作的自舉電路，必須在每個自舉引腳（BST_X）和功率級輸出引腳（OUT_X）之間連接一個小型陶瓷電容器。當(dāng)功率級輸出較低時，自舉電容器通過連接在柵極驅(qū)動電源引腳（gvd_X）和自舉極之間的內(nèi)部二極管充電別針。什么時候功率級輸出很高，自舉電容器的電勢高于輸出電勢，因此為高壓側(cè)提供了合適的電壓供應(yīng)門驅(qū)動器。在PWM開關(guān)頻率范圍為25 kHz至500 kHz的應(yīng)用中，建議使用尺寸為0603或0805的47 nF陶瓷電容器作為自舉電源。這47納伏電容器確保了足夠的能量儲存，即使在最小的脈寬調(diào)制占空比下，也能保持高側(cè)功率級場效應(yīng)晶體管在剩余的脈寬調(diào)制周期內(nèi)完全開啟。在開關(guān)頻率低于25kHz的應(yīng)用程序中，可能需要增加自舉電容器的值。

應(yīng)特別注意功率級電源；這包括元件選擇、PCB放置和布線。如圖所示，每個半橋都有獨(dú)立的功率級電源引腳（PVDD U X）。最佳電氣性能合規(guī)性和系統(tǒng)可靠性，重要的是每個PVDD_X管腳與陶瓷電容器分離，盡可能靠近每個電源管腳。建議遵循EVM板中DRV8402的PCB布局。

12V電源應(yīng)來自低噪聲、低輸出阻抗的電壓調(diào)節(jié)器。同樣，假設(shè)50V功率級電源具有低輸出阻抗和低噪聲。由于內(nèi)部通電復(fù)位電路的便利，電源順序并不重要。此外，DRV8402完全防止由于寄生柵極充電而導(dǎo)致的錯誤功率級開啟。因此，電壓供應(yīng)斜坡率（dv/dt）在規(guī)定范圍內(nèi)是非臨界的（見本數(shù)據(jù)表的推薦運(yùn)行條件部分）。

系統(tǒng)上電/斷電順序

能量提升

DRV8402不需要通電順序。H橋的輸出保持高阻抗?fàn)顟B(tài)，直到柵極驅(qū)動電源電壓（GVDD_X）和VDD電壓高于欠壓保護(hù)（UVP）電壓閾值（見本數(shù)據(jù)表的電氣特性部分）。雖然不是特別要求，但建議在給設(shè)備通電時將RESET_AB和RESET_CD保持在低狀態(tài)。這允許內(nèi)部電路通過使半橋輸出的微弱下拉（半橋模式除外）對外部自舉電容器充電。

斷電

DRV8402不需要斷電順序。只要柵極驅(qū)動電源（GVDD U X）電壓和VDD電壓高于UVP電壓閾值（請參閱本數(shù)據(jù)表的電氣特性部分），該設(shè)備就保持完全運(yùn)行。雖然沒有特別要求，但在斷電期間保持RESET_AB和RESET_CD低是一個好的做法，以防止在此轉(zhuǎn)換期間出現(xiàn)任何未知狀態(tài)。

錯誤報告

故障和OTW引腳均為低電平開路漏極輸出。它們的功能是向PWM控制器或其他系統(tǒng)控制設(shè)備發(fā)送保護(hù)模式信號。

任何導(dǎo)致設(shè)備關(guān)閉的故障都由故障引腳變低發(fā)出信號。同樣，當(dāng)器件結(jié)溫超過125°C時，OTW變低（見表1）。

無論是復(fù)位故障還是復(fù)位故障，都必須注意u是高電平故障。為了正確報告錯誤，請在正常操作期間將RESET AU AB和RESET U CD設(shè)置為高。

TI建議使用系統(tǒng)微控制器監(jiān)控OTW信號，并通過降低負(fù)載電流來響應(yīng)OTW信號，以防止設(shè)備進(jìn)一步加熱導(dǎo)致設(shè)備過熱停機(jī)（OTSD）。

為了減少外部元件的數(shù)量，在故障和OTW輸出端都提供了一個3.3V的內(nèi)部上拉電阻。5V邏輯的電平符合性可通過將外部上拉電阻器增加到5V來獲得（有關(guān)進(jìn)一步的規(guī)范，請參閱本數(shù)據(jù)表的電氣特性部分）。

設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)

DRV8402包含先進(jìn)的保護(hù)電路，經(jīng)過精心設(shè)計，有助于系統(tǒng)集成和易用性，以及保護(hù)設(shè)備不因短路、過電流、過熱和欠壓等多種故障條件而發(fā)生永久性故障。DRV8402通過立即將功率級設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)并斷言故障引腳低，來響應(yīng)故障。在過流或過熱以外的情況下，當(dāng)故障條件消除或柵極電源電壓升高時，裝置自動恢復(fù)。為了獲得盡可能高的可靠性，從過電流關(guān)機(jī)（OCSD）或OTSD故障中恢復(fù)需要在關(guān)機(jī)后1秒內(nèi)對設(shè)備進(jìn)行外部復(fù)位（參見本數(shù)據(jù)表的設(shè)備復(fù)位部分）。

自舉電容器欠壓保護(hù)

當(dāng)器件在較低的開關(guān)頻率下運(yùn)行（例如，使用47 nF的自舉電容小于20 kHz），自舉電容器電壓可能無法為高壓側(cè)柵極驅(qū)動器保持適當(dāng)?shù)碾妷核健Ｔ谶@種情況下，啟動一個自舉電容欠壓保護(hù)電路（BST_vp），以防止高壓側(cè)MOSFET的潛在故障。當(dāng)自舉電容器上的電壓低于安全運(yùn)行所需的電壓時，DRV8402將啟動自舉電容器充電順序（短時間關(guān)閉高壓側(cè)場效應(yīng)晶體管），直到自舉電容器正確充電以實現(xiàn)安全運(yùn)行。當(dāng)PWM占空比過高（例如高于99.5%）時，也可激活此功能。注意，如果輸出端沒有負(fù)載，引導(dǎo)電容器可能無法充電。

由于充電自舉電容的額外脈沖寬度很短，因此在輸出電感存在的情況下，由于額外電荷而引起的輸出電流中斷幾乎可以忽略不計。

過電流（OC）保護(hù)該器件具有獨(dú)立的、快速反應(yīng)的電流檢測器，在所有高側(cè)和低側(cè)功率級fet上具有可編程的跳閘閾值（OC閾值）。通過模式選擇引腳有兩種OC保護(hù)設(shè)置：循環(huán)循環(huán)（CBC）限流模式和OC閉鎖（OCL）關(guān)閉模式。

在CBC限流模式下，探測器輸出由兩個保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)控。第一保護(hù)系統(tǒng)控制功率級以防止輸出電流進(jìn)一步增大，即，它執(zhí)行CBC限流功能，而不是過早地關(guān)閉設(shè)備。這種特性可以有效地限制電機(jī)啟動或瞬態(tài)過程中的勵磁涌流，而不會損壞設(shè)備。在對電源短路和對地短路的情況下，限流電路可能無法將電流控制在適當(dāng)?shù)乃剑诙€保護(hù)系統(tǒng)觸發(fā)閉鎖關(guān)閉，導(dǎo)致功率級設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)。限流和過流保護(hù)分別獨(dú)立于半橋A、B、C和D。

在OCL關(guān)閉模式下，循環(huán)電流限制和錯誤恢復(fù)電路被禁用，過電流情況將導(dǎo)致設(shè)備立即關(guān)閉。關(guān)機(jī)后，必須斷言RESET_AB和/或RESET_CD，以在消除過電流條件后恢復(fù)正常運(yùn)行。

為了增加靈活性，OC閾值可在有限的范圍內(nèi)使用連接在OC_ADJ引腳和AGND引腳之間的單個外部電阻器進(jìn)行編程。有關(guān)編程電阻值和OC閾值之間的相關(guān)性的信息，請參閱表2。應(yīng)注意的是，正常工作的過電流檢測器假定在功率級輸出端（至少2μH）存在適當(dāng)?shù)碾姼衅鳌６搪繁Ｗo(hù)不直接在功率級的輸出引腳上提供，而只在電感器之后提供。如果出于任何原因首選更小的電感器，建議使用OCL模式設(shè)置。

超溫保護(hù)

DRV8402有一個兩級溫度保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)裝置結(jié)溫超過125℃（標(biāo)稱值）時，該裝置會發(fā)出一個激活的低報警信號（OTW）；如果裝置結(jié)溫超過150℃（標(biāo)稱值），則裝置將進(jìn)入熱停堆狀態(tài)，導(dǎo)致所有半橋輸出設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，故障被斷言為低。在這種情況下，OTSD被鎖定，RESET_AB和RESET_CD必須被斷言為低。

欠壓保護(hù)（UVP）和上電復(fù)位（POR）

DRV8402的UVP和POR電路在任何通電/斷電和斷電情況下完全保護(hù)設(shè)備。通電時，POR電路復(fù)位過電流電路，并確保當(dāng)GVDD U X和VDD電源電壓達(dá)到9.8 V（典型值）時，所有電路都能完全工作。盡管GVDD U X和VDD是獨(dú)立監(jiān)測的，但任何VDD或GVDD_X引腳上的低于UVP閾值的電源電壓降會導(dǎo)致所有半橋輸出立即設(shè)置為高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)，故障被斷言為低。當(dāng)自舉電容器上的所有電源電壓都高于UVP閾值時，設(shè)備自動恢復(fù)運(yùn)行。

設(shè)備復(fù)位

提供了兩個復(fù)位引腳，用于半橋A/B和C/D的獨(dú)立控制。當(dāng)reset U AB被斷言為低時，半橋A和B中的所有四個功率級FET都被強(qiáng)制進(jìn)入高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)。同樣地，斷言復(fù)位低迫使半橋C和D中的所有四個功率級fet進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。

在全橋和并聯(lián)全橋配置中，為適應(yīng)切換啟動前的自舉充電，將重置輸入設(shè)為低可使半橋輸出的下拉能力較弱。在半橋配置中，弱下拉不被啟用，因此，建議在復(fù)位為高電平時，首先在PWM輸入端提供一個低脈沖，對自舉電容器進(jìn)行預(yù)充電。

斷言復(fù)位輸入低將刪除故障輸出上要發(fā)出信號的任何故障信息，即故障被強(qiáng)制高電平。

任何一個復(fù)位輸入上的上升沿過渡允許設(shè)備在過電流故障后恢復(fù)運(yùn)行。

不同模式操作

DRV8402支持三種不同的模式操作：

1、全橋（FB）模式

2、并聯(lián)全橋（PFB）模式

3、半橋（HB）模式

在全橋和半橋模式下，PWM峎A控制半橋A，PWM峎B控制兩個半橋B，等等。圖6顯示了全橋模式操作的應(yīng)用示例。

在并聯(lián)全橋模式下，PWM-A控制半橋A和半橋B，PWM-B同時控制半橋C和D，而不使用PWM-C和PWM-D引腳（建議接地）。橋A和橋B內(nèi)部同步（即使在CBC期間），因此，作為橋C和D，輸出A和輸出B應(yīng)該連接在一起，并且輸出C和輸出D應(yīng)該在一個小的輸出電感器之后連接在一起。圖7顯示了并行全橋模式連接的示例。

模式引腳配置為圖6和圖7中的CBC限流操作。

DRV8402也可用于三相永磁同步電動機(jī)（PMSM）應(yīng)用。因為每個半橋都有獨(dú)立的電源和接地引腳，所以可以在PVDD到PVDD_X或GND到GND_X之間插入一個并聯(lián)電阻。建議在PVDD和PVDD_X之間安裝一個高壓側(cè)并聯(lián)電阻器用于差分電流傳感，因為低側(cè)傳感上的高偏壓可能會影響器件的運(yùn)行。對于三相應(yīng)用，建議使用OCL模式。圖8顯示了一個三階段應(yīng)用程序示例。

建議每個應(yīng)用（圖中未顯示）靠近每個電源引腳的去耦電容器。

熱信息

DRV8402提供的熱增強(qiáng)封裝設(shè)計為使用熱界面化合物（例如北極銀、TIMTronics 413、陶瓷熱化合物等）直接與散熱器連接。然后，散熱器從集成電路中吸收熱量并將其耦合到局部空氣中。

熱信息

RθJA是從接頭到環(huán)境空氣的系統(tǒng)熱阻。因此，它是一個包含以下組件的系統(tǒng)參數(shù)：

•RθJA（從接頭到外殼的熱阻，或在本例中為熱段塞）

•熱油耐熱性

•散熱器熱電阻

熱潤滑脂熱阻可根據(jù)暴露的熱段塞面積和導(dǎo)熱脂制造商的面積熱阻（以°C-in2/W或°C-mm2/W表示）。外露熱段塞的近似尺寸如下：

•DRV8402，36針PSOP3……0.124 in2（80 mm2）

熱墊的熱阻被認(rèn)為高于薄的熱潤滑脂層。熱膠帶的熱阻甚至更高，根本不應(yīng)使用。散熱片熱阻由散熱器供應(yīng)商預(yù)測，使用連續(xù)流動動力學(xué)（CFD）模型建模或測量。

因此，系統(tǒng)RθJA=RθJC+導(dǎo)熱脂阻力+散熱片阻力。

更多熱信息，請參閱TI應(yīng)用報告，IC封裝熱測量（SPRA953A）。

　　安芯科創(chuàng)是一家國內(nèi)芯片代理和國外品牌分銷的綜合服務(wù)商,公司提供芯片ic選型、藍(lán)牙WIFI模組、進(jìn)口芯片替換國產(chǎn)降成本等解決方案,可承接項目開發(fā),以及元器件一站式采購服務(wù),類型有運(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模組及各類模組等電子元器件銷售。（關(guān)于元器件價格請咨詢在線客服黃經(jīng)理：15382911663）

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