‌DRV8316-Q1 三相集成FET电机驱动器技术文档摘要

DRV8316-Q1 为驱动高达 40 W 的 12V 无刷直流电机的客户提供单芯片功率级解决方案。DRV8316-Q1 集成了三个 1/2H 电桥，具有 40 V 绝对最大能力和 95mOhms（高侧加低侧）的极低 RDS（ON），以实现高功率驱动能力。使用集成的电流检测功能检测电流，无需外部检测电阻。可调降压稳压器和 LDO 的电源管理功能为器件生成必要的电压轨，并可用于为外部电路供电。
*附件：drv8316-q1.pdf

DRV8316-Q1 实现了 6 倍或 3 倍 PWM 控制方案，可用于使用外部微控制器实现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。DRV8316-Q1 能够驱动高达 200 kHz 的 PWM 频率。该控制方案可通过硬件引脚或寄存器设置进行高度配置，范围从电机电流限制行为到故障响应。

DRV8316-Q1 中集成了大量保护功能，旨在保护设备、电机和系统免受故障事件的影响。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
  • 温度等级 1：–40°C ≤ TA ≤ 125°C
• 三相BLDC电机驱动器
• 4.5V 至 35V 工作电压（最大 40V 绝对值）
• 高输出电流能力：8A 峰值
• 低 MOSFET 导通电阻
  • 95 mΩ R DS（开） （HS + LS） 在 T 处 一个 = 25°C
• 低功耗睡眠模式
  • 1.5μA（V时） 虚拟机 = 24伏，T 一个 = 25°C
• 多种控制接口选项
  • 6 个 PWM 控制接口
  • 3 个 PWM 控制接口
• 支持高达 200kHz 的 PWM 频率，支持低电感电机
• 逐周期电流限制
• 集成内置电流检测
  • 不需要外部电流检测电阻
• 硬件或 5 MHz 16 位 SPI 接口
• 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
• 延迟补偿可减少占空比失真
• 集成保护功能套件
  • 电源欠压锁定 （UVLO）
  • 电荷泵欠压 （CPUV）
  • 过流保护 （OCP）
  • 热警告和关断 （OTW/OTSD）
  • 故障状态指示引脚 （nFAULT）
  • 通过 SPI 接口进行可选故障诊断

参数

方框图

‌1. 产品概述‌

• ‌型号‌：DRV8316-Q1，符合AEC-Q100汽车级认证（温度等级1：-40°C至125°C）。
• ‌功能‌：集成三相BLDC电机驱动器，支持4.5V至35V工作电压（峰值40V），输出电流能力达8A，MOSFET导通电阻低至95mΩ（25°C时）。
• ‌关键特性‌：
  • 低功耗睡眠模式（1.5µA @24V）。
  • 支持6x/3x PWM控制接口，PWM频率高达200kHz。
  • 集成电流检测（无需外部分流电阻）。
  • 硬件或SPI接口（5MHz 16位）。
  • 内置3.3V LDO和3.3V/5V降压稳压器（200mA输出）。
  • 多重保护功能（欠压锁存、过流保护、热警告/关断等）。

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‌2. 主要应用‌

• 无刷直流（BLDC）电机模块
• 汽车激光雷达（LIDAR）
• 小型汽车风扇、泵及执行器

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‌3. 核心功能模块‌

• ‌输出级‌：集成95mΩ MOSFET三相桥，支持100%占空比。
• ‌控制模式‌：
  • ‌6x PWM模式‌：独立控制每相高低边状态（高/低/高阻）。
  • ‌3x PWM模式‌：简化控制逻辑，支持高/低电平输出。
  • ‌电流限制模式‌：通过比较器实现逐周期电流限制。
• ‌接口选项‌：
  • ‌SPI接口‌：配置参数及读取故障诊断（SCLK/SDI/SDO/nSCS）。
  • ‌硬件接口‌：通过电阻配置增益、斜率、OCP等常用参数（GAIN/SLEW/OCP引脚）。

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‌4. 电源管理‌

• ‌降压稳压器‌：
  • 支持3.3V/4V/5V/5.7V输出（200mA），可配置为电感或电阻模式。
  • 电源排序功能（AVDD由Buck供电以降低功耗）。
• ‌LDO‌：3.3V/30mA输出，为外部电路供电。
• ‌电荷泵‌：为高边NMOS提供栅极驱动电压。

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‌5. 保护机制‌

• ‌电压保护‌：欠压锁存（UVLO）、过压保护（OVP，可配置34V或22V阈值）。
• ‌电流保护‌：过流保护（OCP）支持锁存、自动重试或仅报告模式。
• ‌温度保护‌：热警告（OTW@160°C）及关断（OTSD@185°C）。
• ‌故障指示‌：nFAULT引脚及SPI寄存器提供详细故障信息。

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‌6. 典型应用设计‌

• ‌布局建议‌：
  • 大电流路径使用宽走线，AGND/PGND分区以减少噪声耦合。
  • 热焊盘需焊接至PCB以优化散热。
• ‌电流检测‌：集成CSA输出比例于相电流，建议添加RC滤波器（如1000Ω+30pF）抑制高频噪声。
• ‌Buck配置‌：未使用时需连接22Ω电阻和22µF电容以最小化空间占用。

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‌7. 封装与订购信息‌

• ‌封装‌：40引脚VQFN（7mm×5mm），带裸露焊盘。
• ‌型号选项‌：DRV8316R-Q1（SPI接口）、DRV8316T-Q1（硬件接口）。

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‌总结‌：DRV8316-Q1是一款高集成度汽车级三相电机驱动器，兼具高性能、灵活配置及多重保护，适用于需高可靠性电机控制的汽车与工业场景。