DRV3946-Q1双通道电磁阀驱动器技术解析与应用指南

Texas Instruments DRV3946-Q1双通道电磁阀驱动器是一款高度集成的解决方案，用于驱动汽车应用中的两个电磁阀，例如电动汽车电池管理系统中的接触器继电器。它包括电源、电流检测和电流调节、可配置的峰值和保持电流及相关时序，以及诊断和保护功能。Texas Instruments DRV3946-Q1还集成了多个独特的功能，与传统的分立式螺线管驱动器相比，性能更加出色。这些功能包括用于对负载电流快速放电的集成冗余钳位电路、可寻址SPI以及具有低导通电阻开关的改进型半桥驱动器级。

数据手册：*附件：Texas Instruments DRV3946-Q1双通道电磁阀驱动器数据手册.pdf

特性

• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1（-40°C至+125°C，T A ）
• 针对功能安全标准
  • 开发用于功能安全应用
  • 帮助ISO26262系统设计达到ASIL C级要求的文档即将发布
• 高度集成的螺线管驱动器，面向电动汽车接触器继电器和螺线管控制应用
  • 集成电源、电流调节、诊断和安全功能
  • 高效螺线管驱动，具有可配置峰值和保持电流设置
  • 适用于电源、接口、驱动器和监测器的内置自检和诊断功能
  • 通过冗余电源、低侧和高侧驱动器以及辅助监控逻辑实现可靠运行的架构
• 高达28 V（40 V绝对 最大）工作电压
• 集成式改进型半桥
  • 用于充电、再循环和钳位
  • 典型RDS(ON) ：37mΩ（低侧）、57mΩ（高侧）
  • 集成钳位电路可实现快速关断
  • 具有冗余低侧钳位的高侧钳位
• 通过单线连接进行低侧负载控制
  • 允许外部高侧开关实现冗余关断
• 低侧和高侧电流检测精度为±5%
  • 模拟负载电流反馈引脚 (IPROPI)
• 内部控制模式
  • 闭环PWM电流调节
  • 可配置的峰值时间、峰值和保持电流
• 外部控制模式
  • 在固定PWM频率下改变占空比
  • 以固定占空比改变PWM频率
• 4线可寻址24位SPI，带CRC保护
  • 允许多个器件在同一个 SPI上运行
  • 可以向多个器件发送广播命令
• 全面的保护和诊断
  • 器件内置自检
  • 用于开路/短路检测的负载监控
  • 在驱动器开启和关闭期间检测失控情况 – 针对欠流或欠压的强制继电器打开
  • 冗余引脚关断
  • nFAULT引脚上的故障通知

简化示意图

‌DRV3946-Q1双通道电磁阀驱动器技术解析与应用指南‌

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‌一、产品概述‌

德州仪器（TI）推出的DRV3946-Q1是一款面向汽车电子应用的双通道电磁阀驱动芯片，专为电动汽车接触器继电器、电池管理系统（BDU/BJB）及主动悬架系统等场景设计。该器件通过AEC-Q100 Grade 1认证（-40°C至125°C），集成电流调节、钳位保护和诊断功能，支持ASIL-D系统级安全设计，硬件完整性达ASIL-C等级。

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‌二、核心特性‌

1. ‌高效驱动架构‌
   • 集成改良半桥结构，支持充电、续流和钳位操作
   • 低导通电阻：低侧37mΩ/高侧57mΩ
   • 可配置峰值&保持电流（±5%精度），支持20kHz PWM频率
2. ‌安全与诊断‌
   • 内置自检（BIST）及负载开路/短路检测
   • 冗余电源设计+双路钳位电路（高/低侧独立）
   • 故障强制关断机制（欠压/欠流保护）
3. ‌灵活控制模式‌
   • ‌内部模式‌：闭环PWM电流调节，可编程峰值时间
   • ‌外部模式‌：固定占空比调频或固定频率调占空比
4. ‌通信接口‌
   • 4线制可寻址24位SPI（带CRC校验），支持多设备广播指令

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‌三、典型应用场景‌

• ‌电动汽车高压接触器‌：通过快速钳位放电确保高压分断安全
• ‌比例电磁阀控制‌：利用PWM精准调节液压/气压阀位
• ‌ 电池断开单元（BDU） ‌：冗余关断设计满足ISO 26262要求
• ‌主动悬架系统‌：双通道独立驱动实现动态阻尼调节

四、与竞品对比优势‌

特性	DRV3946-Q1	传统方案
集成度	电源+驱动+诊断	多IC分立设计
安全等级	ASIL-C/D	ASIL-B
响应速度	钳位动作<1μs	外部MOSFET关断>5μs
功耗	待机电流<10μA	典型>100μA