Microchip Technology HV53001 16通道推挽式驱动器为各种应用提供集成式驱动器解决方案，包括三个主要功能块：一个高压驱动器、一个SPI接口和一个带功率MOSFET的直流/直流升压控制器。

数据手册：*附件：Microchip Technology HV53001 16通道推挽式驱动器数据手册.pdf

HV53001具有16个推挽式驱动器，输出摆幅为±135V，具有返回至零 (RTZ) 功能，每个驱动器的拉电流和灌电流至少为24mA。每路高压输出均能够驱动高达250pF容性负载。此外，HV53011集成了全局电流传感器功能，可监控充电和放电电流。通过电流检测电阻器将测量的电流映射到低压模拟输出，比例因数为3.1V/V。

Microchip HV53001 16通道推挽式驱动器利用SPI接口在主机处理器和高压驱动器之间进行通信。该接口提供3.3V逻辑I/O信号，时钟速度高达32MHz。五个数字LATCH控制信号管理数据流和点火模式，同时将输出设置为四种可能状态之一：V PP 、V NN 、0V或高阻抗。

HV53001包含一个带功率MOSFET的集成直流/直流控制器。对于高压驱动器模块，该控制器采用反激式配置，可为高压驱动器模块生成四个高压轨（±135V和±123V）。±123V电源轨由两个以±135V电源轨为基准的12V浮动电源创建。该转换器接受一个2.7V至5.5V输入电压轨的输入电压。内置正电荷泵和简易外部负电荷泵，将输入电源转换为+6.5V和-6.0V电源，从而为高压驱动器模块供电。

HV53001具有精确的上电和断电序列以及电源序列控制电路，供用户控制电源，让高压驱动器上电或断电。该器件与外部高压FET晶体管搭配使用。

HV53001具有诸多安全特性，包括过压保护、短路保护和过热监控功能。

HV53001器件采用9mm x 9mm 105焊球TFBGA封装。所有高压I/O均具有足够的安全间隙。

特性

• 16通道推挽式输出
• 返回至零 (RTZ) 和高阻抗 (Hi-Z) 功能
• 输出电压：高达±135V
• 拉-灌输出电流：24mA（最小值）
• 最大输出负载：250pF
• 电流传感器输出
• SPI接口，每通道采用四锁存2位架构
• 上电复位功能
• 带功率MOSFET的直流/直流升压转换器
• 转换器输入电压：2.7V至5.5V
• 短路保护
• 过热监测器
• 电源开/关顺序控制
• 关断功能
• 105焊球9mm x 9mm TFBGA封装

典型应用图

框图

HV53001 16通道高压推挽驱动器技术解析

一、概述

Microchip Technology公司的HV53001是一款高度集成的16通道高压推挽驱动器，专为表面触觉应用、MEMS驱动器和压电驱动器设计。该器件集成了±135V输出驱动、SPI接口和内置DC/DC升压控制器三大功能模块，提供完整的驱动解决方案。

二、主要特性

1. ‌高压驱动能力‌：
   • 16通道推挽输出，支持±135V输出电压
   • 每通道最小24mA源/灌电流能力
   • 最大250pF容性负载驱动能力
   • 集成Return-To-Zero(RTZ)和高阻抗(Hi-Z)功能
2. ‌集成电源管理‌：
   • 内置DC/DC升压控制器和功率MOSFET
   • 2.7至5.5V宽输入电压范围
   • 集成正负电荷泵，生成+6.5V和-6.0V供电
3. ‌控制接口‌：
   • 32MHz高速SPI接口，兼容3.3V逻辑电平
   • 四锁存2位/通道架构，支持四种输出状态
   • 五路锁存控制信号管理数据流和触发模式
4. ‌保护功能‌：
   • 短路保护
   • 过温监控
   • 电源开/关时序控制
   • 过压保护

三、功能架构

1. 高压驱动模块

HV53001的高压驱动模块包含16个推挽驱动器，每个通道通过2位编码控制四种状态：

• "00"：高阻抗(Hi-Z)
• "01"：下拉至VNN
• "10"：上拉至VPP
• "11"：驱动至地(0V)

2. SPI接口与四锁存架构

器件采用独特的四锁存2位/通道架构：

• 通过SPI接口传输128位数据(4×32位寄存器)
• 五个锁存控制信号(LATCHIN, LATCHA-D)管理数据流
• 支持多器件级联，扩展通道数量

3. 集成DC/DC转换器

内置DC/DC控制器采用反激拓扑，生成四路高压轨：

• ±135V主电源轨
• ±123V浮动电源轨(相对于±135V)
• 内置正电荷泵(+6.5V)和外部负电荷泵(-6.0V)

四、典型应用

1. 表面触觉反馈系统

HV53001特别适合于表面触觉应用，其高压输出能力可驱动大尺寸触觉执行器，提供丰富的触觉反馈效果。RTZ功能可实现精确的振动控制，电流传感器则可用于负载监测和自适应控制。

2. MEMS驱动器

器件的高压输出和快速切换特性使其成为MEMS器件的理想驱动解决方案。16通道的集成设计可减少系统复杂度，降低BOM成本。

3. 压电驱动器

对于压电驱动器应用，HV53001的±135V输出范围和24mA驱动能力可满足大多数压电元件的需求。内置的DC/DC转换器简化了电源设计。

五、设计考虑

1. ‌电源时序‌：
   • 必须遵循规定的电源上电/下电时序
   • 内置时序控制电路确保安全操作
   • 建议顺序：VLL → VNN → VNF → VSS → VCC → VPF → VPP
2. ‌PCB布局‌：
   • 高压I/O采用9×9mm 105球TFBGA封装
   • 所有高压引脚布局满足安全间距要求
   • 建议使用多层板设计，提供良好的电源和地平面
3. ‌热管理‌：
   • 封装热阻θJA为38.1°C/W
   • 在高温环境或大负载条件下需考虑散热措施
   • 过温监控功能可在135°C时发出警报