‌DRV816x系列智能栅极驱动器技术文档总结

DRV816x 器件是半桥栅极驱动器，能够驱动高侧和低侧 N 沟道 MOSFET。栅极驱动电压由GVDD电源引脚产生，集成自举电路用于驱动高压侧FET，漏极高达102V。智能栅极驱动架构支持高达 1A 源极和 2A 灌电流的 16 级（48 个组合）栅极驱动峰值电流，以及栅极驱动电流的内置定时控制。这些器件可用于驱动各种类型的负载，包括无刷/有刷直流电机、永磁同步电机、步进电机、SRM 和螺线管。

为电源欠压、FET 过流和芯片过温提供内部保护功能。nFAULT引脚指示保护功能检测到的故障事件。nDRVOFF引脚独立于PWM控制启动功率级关断。DRV8162和DRV8162L器件提供分体式电源架构，以协助安全转矩关闭 （STO） 功能。
*附件：drv8162.pdf

许多器件参数，包括栅极驱动电流、死区时间、PWM 控制接口和过流检测，都可以通过连接到器件引脚的几个无源元件进行配置。集成的低侧电流检测放大器 （DRV8161） 将电流测量信息反馈给控制器。

特性

• 驱动两个半桥配置的 N 沟道 MOSFET
  • 高侧 MOSFET 源极/漏极高达 102V（绝对最大值）
  • 8V（5V DRV8162L）至 20V 栅极驱动电源
  • 集成自举二极管
• 功能安全质量管理
  • 可用于帮助功能安全系统设计的文档
• 通过集成涓流电荷泵支持 100% PWM 占空比
• 16级栅极驱动峰值电流
  • 16mA - 1000mA 源电流
  • 32mA - 2000mA 灌电流
  • 源灌电流比 1：1、1：2、1：3
• 可调PWM死区时间插入20ns - 900ns
• 用于电机相位 （SH） 开关的稳健设计
  • 转换速率 50V/ns
  • 负瞬态电压 -20V
  • 2A强栅下拉
• 用于冗余关断的分离式栅极驱动电源输入（DRV8162、DRV8162L）
• 低失调电流检测放大器 （DRV8161）
  • 可调增益（5、10、20、40V/V）
• 灵活的PWM控制接口;2引脚PWM、1引脚PWM和独立PWM模式
• 13 级 VDS 过电流阈值
• 独立关断引脚 （nDRVOFF）
• 栅极驱动器软关断序列
• 集成保护功能
  • GVDD 欠压 （GVDDUV）
  • 自举欠压 （BST_UV）
  • MOSFET 过流保护 （VDS）
  • 射击穿透保护
  • 热关断 （OTSD）
  • 故障状态指示器 （nFAULT）
• 支持 3.3V 和 5V 逻辑输入

参数

方框图

‌1. 核心功能与特性‌

• ‌产品型号‌：DRV8161、DRV8162（含DRV8162L低电压版本），均为20引脚VSSOP封装。
• ‌关键特性‌：
  • ‌栅极驱动能力‌：支持半桥配置，驱动两个N沟道MOSFET，高侧MOSFET耐压102V（绝对最大值），栅极驱动电源范围8V（DRV8162L为5V）至20V。
  • ‌智能栅极驱动‌：16级可调峰值电流（源极16mA-1000mA，漏极32mA-2000mA），支持1:1/1:2/1:3源漏电流比。
  • ‌集成保护‌：包括GVDD欠压锁存（GVDDUV）、自举欠压（BST_UV）、MOSFET过流保护（VDS）、短路保护、热关断（OTSD）及故障指示（nFAULT）。
  • ‌灵活控制‌：支持2引脚PWM、1引脚PWM和独立PWM模式，死区时间可调（20ns-900ns）。
  • ‌电流检测‌（仅DRV8161）：集成低失调电流检测放大器（增益5/10/20/40V/V）。

‌2. 典型应用场景‌

• ‌工业机器人‌、协作机器人、移动机器人（AGV/AMR）。
• ‌电机驱动‌：无刷/有刷直流电机、PMSM、步进电机、SRM、螺线管。
• ‌电动交通‌：电动自行车、电动滑板车、无人机。

‌3. 关键参数与配置‌

• ‌电气特性‌：
  • 工作电压范围：8V-20V（GVDD），高侧耐压至90V（VDRAIN）。
  • 热阻：RθJA 87°C/W（VSSOP封装）。
  • 保护阈值：GVDD欠压7.4V（典型值），热关断158°C（最低值）。
• ‌引脚配置‌：
  • ‌DT/MODE‌：选择PWM模式及死区时间。
  • ‌IDRIVE1/IDRIVE2‌：通过外接电阻设置栅极驱动电流等级。
  • ‌VDSLVL‌：配置MOSFET过流保护阈值（0.1V-2.0V）。

‌4. 保护机制‌

• ‌故障响应‌：
  • ‌GVDD欠压‌：关闭栅极驱动，nFAULT置低，恢复后自动复位。
  • ‌VDS过流‌：触发后锁存故障，需INH/INL置低超250μs清除。
  • ‌热关断‌：温度降至阈值以下后自动恢复。

‌5. 设计建议‌

• ‌布局优化‌：
  • 缩短GH/SH/GL/SL走线，减少寄生电感。
  • 自举电容（CBST）靠近BST引脚，GVDD电容靠近电源引脚。
• ‌电源设计‌：
  • 推荐0.1μF陶瓷电容并联VDRAIN引脚，并增加大容量储能电容以应对电机瞬态电流。