德州仪器DRV8143H-Q1EVM电机驱动器评估模块技术解析

描述

Texas Instruments DRV8143H-Q1EVM驱动器评估模块 (EVM) 演示DRV8144H HotRod™ 半桥驱动器的性能和特性。具有全集成的半桥驱动器,设计用于各种汽车应用。Texas Instruments DRV8143H-Q1EVM设计用于工作电压范围为4.5V至35V、最大输出电流为20A的大电流应用。

数据手册:*附件:Texas Instruments DRV8143H-Q1EVM驱动器评估模块数据手册.pdf

特性

  • 输出电流最大值:20A
  • 可配置压摆率和扩频时钟,实现低EMI
  • 通过IPROPI集成电流检测和调节
  • 硬件PWM控制

板布局

评估模块

德州仪器DRV8143H-Q1EVM电机驱动器评估模块技术解析

一、产品概述

DRV8143H-Q1EVM是德州仪器(TI)推出的汽车级H桥电机驱动器评估模块,属于DRV814x-Q1系列产品线。该评估板专为汽车电子系统设计,支持4.5V至36V宽输入电压范围,可驱动高达10A的连续输出电流。模块集成了TI专有的HotRod™封装技术,具有优异的散热性能和功率密度,适用于电动座椅、天窗控制、燃油泵驱动等汽车应用场景。

二、核心特性

  1. 高性能驱动架构
    • 集成N沟道MOSFET输出级,RDS(ON)低至8mΩ(典型值)
    • 支持PWM/PH-EN/独立半桥三种工作模式
    • 内置电荷泵稳压器,确保高侧MOSFET全电压驱动
  2. 多重保护机制
    • 过流保护(OCP)响应时间<1μs
    • 过温关断(TSD)阈值170°C(迟滞20°C)
    • 电源欠压锁定(UVLO)4.2V典型值

三、硬件设计解析

1. 关键接口布局

  • 电源输入‌:采用螺丝端子连接,内置反极性保护电路(LM74610QDGKRQ1+CSD18513Q5A MOSFET)
  • 电机输出‌:OUT1/OUT2香蕉插座支持10A连续电流
  • 控制接口‌:
    • J4信号头引出所有控制引脚(nSLEEP、nFAULT等)
    • SPI版本支持寄存器配置(SCLK/SDI/SDO)

2. 散热设计

  • HotRod™封装通过PCB铜层散热:
    • 建议使用2oz铜厚+5×0.2mm散热过孔阵列
    • 热阻θJA=40.8°C/W(无额外散热)

四、软件控制方案

1. GUI操作流程

  1. 硬件连接‌:
    • 连接Micro-USB至J6接口
    • 接入4.5-36V电源至J14端子
    • 观察状态LED:
      • D1(STATUS):1Hz闪烁表示待机
      • D3(VM):电源输入指示
  2. 模式配置‌:
    • 通过跳线选择PH/EN或PWM模式
    • SPI版本可通过寄存器设置(S_MODE[1:0])
  3. 电机驱动测试‌:
    • 在GUI中设置PWM占空比(0-100%)
    • 实时监测IPROPI电压(VIPROPI = IPROPI × RIPROPI)

2. 诊断功能

  • 被动诊断(OLP) ‌:
    • 需禁用驱动器(DRVOFF=1)
    • 检测开路/短路故障(通过nFAULT引脚)
  • 主动诊断‌:
    • 实时电流监测(IPROPI)
    • 故障计数器(S_FLT_CNT寄存器)

五、典型应用电路

1. 汽车天窗驱动

  • 参数配置‌:
    • 输入:12V汽车电池
    • 输出:6A峰值电流(双向驱动)
    • 保护设置:ITRIP=8A,TSD使能
  • 布局要点‌:
    • VM去耦电容需靠近引脚(2×150μF陶瓷电容)
    • 电机线采用双绞线降低EMI
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