特征

•4通道保護低側(cè)驅(qū)動器

–四個帶過電流保護的NMOS FET

–集成電感鉗位二極管

–并行接口

•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?shù)腜CB散熱）

•8.2-V至60-V工作電源電壓范圍

•表面貼裝組件

應用

•繼電器驅(qū)動器

•單極步進電機驅(qū)動器

•電磁閥驅(qū)動器

•一般低壓側(cè)開關(guān)應用

說明

DRV8803提供了一個帶過電流保護的4通道低壓側(cè)驅(qū)動器。它有內(nèi)置二極管來鉗制感應負載產(chǎn)生的關(guān)斷瞬態(tài)，可以用來驅(qū)動單極步進電機、直流電機、繼電器、螺線管或其他負載。

在SOIC（DW）封裝中，DRV8803可在25°C下為每個通道提供高達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適當散熱。

該裝置通過一個簡單的并行接口進行控制。

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

DRV8803有20引腳熱增強型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

詳細說明

概述

DRV8803設(shè)備是一個集成的4通道低端驅(qū)動器解決方案，適用于任何低端交換機應用。集成過電流保護將電機電流限制在固定的最大值。四個邏輯輸入控制低端驅(qū)動器輸出，其中包括四個N通道m(xù)osfet，其典型RDS（on）為500 mΩ。一個單電源輸入VM用作設(shè)備電源，并在內(nèi)部進行調(diào)節(jié)，為內(nèi)部低壓門驅(qū)動器供電。電機速度可通過脈沖寬度調(diào)制在0 kHz到100 kHz之間進行控制。通過將nENBL引腳調(diào)高，可以禁用設(shè)備輸出。熱關(guān)機保護使設(shè)備能夠在模具溫度超過TTSD限制時自動關(guān)機。如果VM低于欠壓鎖定閾值，UVLO保護將禁用設(shè)備中的所有電路。

功能框圖

特性描述

輸出驅(qū)動器

DRV8803設(shè)備包含四個受保護的低端驅(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。VCLAMP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。當驅(qū)動需要快速電流衰減的負載時，這種連接是有益的，例如單極步進電機。

在所有情況下，輸出電壓不得超過最大輸出電壓規(guī)格。

保護電路

DRV8803設(shè)備具有充分的保護，可防止欠壓、過電流和過熱事件。

過流保護（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并重新應用，則故障將立即清除。

熱關(guān)機（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。

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VM高于UVLO閾值時，操作將恢復。

設(shè)備功能模式

并行接口操作

DRV8803設(shè)備由一個簡單的并行接口控制。邏輯上，界面如圖6所示。

啟動和復位操作

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。注意，nENBL有一個內(nèi)部下拉列表。

當驅(qū)動高電平時，復位引腳復位內(nèi)部邏輯。當復位激活時，所有輸入被忽略。注意RESET有一個內(nèi)部下拉菜單。還提供了內(nèi)部加電復位，因此不需要在通電時驅(qū)動復位。

應用與實施

注意

以下應用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。TI的客戶負責確定組件的適用性。客戶應驗證和測試其設(shè)計實現(xiàn)，以確認系統(tǒng)功能。

申請信息

DRV8803裝置可用于驅(qū)動單極步進電機。

典型應用

設(shè)計要求

表1列出了該設(shè)計示例的設(shè)計參數(shù)。

詳細設(shè)計程序

電機電壓

使用的電機電壓取決于所選電機的額定值和所需的轉(zhuǎn)矩。更高的電壓縮短了步進電機線圈中的電流上升時間，允許電機產(chǎn)生更大的平均轉(zhuǎn)矩。使用更高的電壓也可以使電機以比較低電壓更快的速度運行。

驅(qū)動電流

電流路徑是從電源VM開始，通過感應繞組負載，和低側(cè)下沉NMOS功率FET。單溝NMOS功率FET的功耗損耗如式1所示。

在標準FR4 PCB上，DRV8803設(shè)備已被測量為1.5 A單通道或800 mA四通道，DW封裝和2-A單通道或1-A四通道，PWP封裝在25°C。最大均方根電流根據(jù)PCB設(shè)計和環(huán)境溫度而變化。

應用曲線

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。

•電源和電機系統(tǒng)之間的寄生電感量。

•可接受的電壓紋波。

•使用的電機類型（有刷直流、無刷直流、步進電機）。

•電機制動方法。

電源和電機驅(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，或者隨著電壓的變化而從電機中卸載。當使用足夠的大容量電容時，電機電壓保持穩(wěn)定，并能快速提供大電流。

電源和電機驅(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，或者隨著電壓的變化而從電機中卸載。當使用足夠的大容量電容時，電機電壓保持穩(wěn)定，并能快速提供大電流。

大容量電容器的額定電壓應高于工作電壓，以便在電機向電源傳輸能量時提供裕度。

布局

布局指南

大容量電容器的放置應盡量減少通過電機驅(qū)動裝置的大電流路徑的距離。連接金屬跡線寬度應盡可能寬，連接PCB層時應使用多個過孔。這些做法使電感最小化，并允許大容量電容器輸送高電流。

小容量電容器應該是陶瓷的，并且放置在離器件引腳很近的地方。

高電流設(shè)備輸出應使用寬金屬跡線。

設(shè)備熱墊應焊接到PCB頂層接地板上。應使用多個通孔連接到大型底層地平面。使用大金屬平面和多個通孔有助于消散器件中產(chǎn)生的I2×RDS（on）熱。

布局示例

熱考慮

熱保護

DRV8803設(shè)備具有如上所述的熱關(guān)機（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

DRV8803器件的功耗主要由輸出場效應管電阻（RDS（on））消耗的功率控制。運行靜態(tài)負載時，每個FET的平均功耗可通過方程式2粗略估計：

式中：

•P是一個FET的功耗

•RDS（ON）是每個FET的電阻

•IOUT等于負載所消耗的平均電流。

在啟動和故障條件下，該電流遠高于正常運行電流；考慮這些峰值電流及其持續(xù)時間。當同時驅(qū)動多個負載時，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

DRV8803DW封裝采用標準的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。

DRV8803PWP包使用HTSSOP包和暴露的PowerPAD™. 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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