Texas Instruments drv8316c三相集成 FET 电机驱动器集成了三个 H桥，具有 40 V 绝对最大电压。它包括 95mΩ（高侧 + 低侧）的极低 RDS(ON) ，可实现 12V/24V 无刷直流电机的大功率驱动能力。DRV8316C提供集成电流检测功能，无需再使用外部检测电阻。DRV8316C集成了电源管理电路，包括可用于为外部电路供电的电压可调节降压稳压器（3.3V/5V，200mA）和 LDO (3.3V/30mA)。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRV8316C Three-Phase Integrated FET Motor Driver数据手册.pdf

Texas Instruments DRV8316C提供可配置的6x或3x PWM控制方案，可用于使用外部微控制器实施有传感器或无传感器磁场定向控制 (FOC)、正弦控制或梯形控制。DRV8316C能够驱动高达200kHz的PWM频率。DRV8316C可通过SPI (DRV8316CR) 或引脚 (DRV8316CT) - PWM模式进行高度配置。压摆率、OCP电平和电流检测增益是部分可配置的特性。

该器件集成了多种保护特性，包括电源欠压锁定 (UVLO)、过压保护 (OVP)、电荷泵欠压 (CPUV)、过流保护 (OCP)。还包括过热警告 (OTW) 和过热关断 (OTSD) 特性。集成到DRV8316C的这些特性旨在保护器件、电机和系统免受故障事件的损害。nFAULT引脚指示故障情况。

特性

• 三相BLDC电机驱动器
  • 逐周期限流，可限制相电流
  • 支持高达200kHz的PWM频率
  • 主动消磁支持减少功率损耗
• 4.5V至35V工作电压（绝对最大值40V）
• 高输出电流能力：8A峰值
• 低MOSFET导通状态电阻
  • RDS(ON) (HS + LS) ：95mΩ（TA = 25°C时）
• 低功率睡眠模式
  • 1.5µA（V VM =24V，T A =25°C）
• 多种控制接口选项
  • 6个PWM控制接口
  • 3个PWM控制接口
  • 具有逐周期电流限制的6x PWM控制接口
  • 具有逐周期电流限制的3x PWM控制接口
• 它不需要外部电流感测电阻器，内置电流感测功能
• 灵活的器件配置选项
  • DRV8316CR：用于器件配置和故障状态的5MHz 16位SPI接口
  • DRV8316CT：基于硬件引脚的配置
• 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
• 内置3.3V (5%)、30mA LDO 稳压器
• 内置3.3V/5V、200mA降压稳压器
• 内置3.3V、30mA LDO
• 延迟补偿减少占空比失真
• 整套集成保护特性
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电荷泵欠压 (CPUV)
  • 过流保护 (OCP)
  • 热警告和热关断 (OTW/OTSD)
  • 故障状态指示引脚 (nFAULT)
  • 可选择通过SPI接口进行故障诊断

简化示意图

TI DRV8316C三相集成FET电机驱动器技术解析与应用指南

一、核心特性与架构概述

DRV8316C是德州仪器(TI)推出的三相集成FET电机驱动器，具有以下关键技术特性：

‌驱动性能‌：

• 4.5V至35V宽工作电压范围（绝对最大值40V）
• 8A峰值输出电流能力
• 超低MOSFET导通电阻：95mΩ（高边+低边，25℃时）
• 支持高达200kHz PWM频率
• 集成电流检测功能，无需外部分流电阻

‌控制接口‌：

• 多种控制模式可选：
  • 6x PWM控制接口（支持逐周期电流限制）
  • 3x PWM控制接口（支持逐周期电流限制）
• 两种配置方式：
  • DRV8316CR：5MHz 16位SPI接口
  • DRV8316CT：硬件引脚配置

‌集成电源管理‌：

• 内置3.3V/30mA LDO稳压器
• 内置3.3V/5V可调、200mA降压稳压器
• 超低功耗睡眠模式：1.5μA（24V供电时）

二、硬件设计详解

1. 电源架构设计

• ‌多电压支持‌：
  • 主电源VM：4.5-35V输入
  • 内置电荷泵提供栅极驱动电压
  • 三路可选输出电压(3.3V/4.0V/5.0V/5.7V)

‌关键电源电路参数‌：

• 电荷泵电容：1μF/16V（CP引脚）
• VM去耦电容：0.1μF陶瓷电容+10μF电解电容
• AVDD去耦电容：1μF/6.3V陶瓷电容

2. 引脚配置与功能

• ‌40引脚VQFN封装‌（7mm×5mm）
• 关键功能引脚：
  • INHx/INLx：PWM输入控制
  • SOx：电流检测输出
  • nFAULT：故障指示
  • nSLEEP：低功耗模式控制

‌典型配置‌：

• 电流检测增益设置：通过GAIN引脚或SPI寄存器
• 压摆率控制：25/50/125/200V/µs可选
• OCP电平：16A或24A可选

三、典型应用场景

1. 无刷直流电机驱动

‌配置要点‌：

• 支持梯形和正弦控制
• 内置电流检测简化FOC实现
• 主动去磁功能降低功耗
• 典型连接：
  • 6x模式：直接驱动三相电机
  • 3x模式：适合传感器控制

2. 有刷电机与负载驱动

‌实施建议‌：

• 使用两相构成H桥驱动
• 支持刹车和滑行模式
• 电流检测用于过流保护
• 典型应用：
  • CPAP机器
  • 打印机
  • 相机云台
  • HVAC电机

四、保护功能解析

1. 电气保护

• ‌ 过流保护(OCP) ‌：
  • 可配置为锁存/自动重试/仅报告
  • 16A/24A两档阈值
• ‌ 过压保护(OVP) ‌：
  • 22V/34V可选阈值
• ‌ 欠压锁定(UVLO) ‌：
  • VM欠压阈值4.3V（典型值）

2. 热保护

• 过热警告(OTW)：145℃
• 热关断(OTSD)：180℃
• 双重温度监测：
  • MOSFET区域单独保护
  • 芯片整体温度保护

五、PCB设计指南

1. 布局关键点

• ‌地平面分割‌：
  • 功率地(PGND)与信号地(AGND)分离
  • 单点连接于电流检测电阻Kelvin接点
• ‌大电流走线‌：
  • 相位输出线宽≥2mm
  • 避免锐角转弯

2. 热设计

• 充分利用散热焊盘
• 推荐多层板设计：
  • 顶层：信号层
  • 中间层：完整地平面
  • 底层：电源层+散热过孔阵列

六、性能优化建议

1. 电流检测优化

• 推荐RC滤波器参数：
  • 电阻：330Ω
  • 电容：22pF
  • 截止频率＞10倍PWM频率

2. 动态性能调节

• 延迟补偿功能：
  • 可配置1.2-3.2μs固定延迟
  • 减少占空比失真
• 主动去磁设置：
  • 通过OCP/SR引脚或SPI配置
  • 降低二极管导通损耗