‌DRV8340-Q1 汽车级栅极驱动单元 (GDU) 技术文档总结

DRV8340-Q1 器件是一款用于三相应用的集成栅极驱动器。该器件提供三个半桥栅极驱动器，每个驱动器能够驱动高侧和低侧 N 沟道功率 MOSFET。专用的源极和漏极引脚支持独立的 MOSFET 控制，用于螺线管应用。DRV8340-Q1 使用足以用于高侧 MOSFET 的集成电荷泵和用于低侧 MOSFET 的线性稳压器产生正确的栅极驱动电压。智能栅极驱动架构支持高达 1A 源极和 2A 的峰值栅极驱动电流。DRV8340-Q1 可采用单个电源供电，并支持栅极驱动器的 5.5 至 60 V 宽输入电源范围。
*附件：drv8340-q1.pdf

6x、3x、1x 和独立输入 PWM 模式允许与控制器电路进行简单接口。栅极驱动器和器件的配置设置可通过 SPI 或硬件 （H/W） 接口进行高度配置。

提供低功耗睡眠模式以实现低静态电流。为欠压锁定、电荷泵故障、MOSFET过流、MOSFET短路、相节点电源和接地短路、栅极驱动器故障和过热提供内部保护功能。

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
  • 温度等级 1：–40°C ≤ T 一个 ≤ 125°C
• 三个独立的半桥栅极驱动器
  • 专用源极 （SHx） 和漏极 （DLx） 引脚，支持独立的 MOSFET 控制
  • 驱动 3 个高侧和 3 个低侧 N 沟道 MOSFET （NMOS）
• 智能门驱动架构
  • 可调节的压摆率控制
  • 1.5mA 至 1A 峰值源电流
  • 3mA 至 2A 峰值灌电流
• 栅极驱动器电荷泵，实现 100% 占空比
• 提供SPI（S）和硬件（H）接口
• 6x、3x、1x 和独立 PWM 模式
• 支持 3.3V 和 5V 逻辑输入
• 电荷泵输出可用于驱动反向电源保护MOSFET
• 线性稳压器，3.3 V，30 mA
• 集成保护功能
  • VM 欠压锁定 （UVLO）
  • 电荷泵欠压 （CPUV）
  • 电池短路 （SHT_BAT）
  • 对地短路 （SHT_GND）
  • MOSFET 过流保护 （OCP）
  • 栅极驱动器故障 （GDF）
  • 热警告和关断 （OTW/OTSD）
  • 故障状态指示器 （nFAULT）

参数

方框图

‌1. 产品概述‌
DRV8340-Q1 是德州仪器（TI）推出的12V/24V汽车级三半桥栅极驱动芯片，专为BLDC/BDC电机控制设计，符合AEC-Q100 Grade 1标准（-40°C至125°C）。其核心特性包括：

• ‌独立半桥控制‌：支持3路高边和低边N沟道MOSFET驱动，每路配备专用源极（SHx）和漏极（DLx）引脚。
• ‌智能栅极驱动架构‌：可调压摆率控制（1.5mA至1A源电流，3mA至2A灌电流），集成电荷泵支持100%占空比。
• ‌多种接口模式‌：提供SPI（S版）和硬件（H版）配置选项，支持6x/3x/1x PWM及独立MOSFET驱动模式。
• ‌集成保护功能‌：包括欠压锁定（UVLO）、电荷泵故障（CPUV）、MOSFET过流（OCP）、栅极故障（GDF）及热关断（OTSD）等。

‌2. 关键特性‌

• ‌电源管理‌：5.5V至60V宽输入范围，集成3.3V/30mA线性稳压器（DVDD）。
• ‌驱动能力‌：峰值驱动电流达1A（源）/2A（灌），支持动态IDRIVE调整以优化MOSFET开关损耗。
• ‌诊断功能‌：开路负载检测（OLP/OLA）、离线短路诊断（SHT_BAT/SHT_GND），故障状态通过nFAULT引脚或SPI寄存器反馈。
• ‌封装‌：48引脚HTQFP（7mm×7mm），带裸露散热焊盘。

‌3. 应用场景‌

• ‌汽车电机控制‌：风扇、燃油泵、水泵、电磁阀驱动等。
• ‌三相驱动拓扑‌：支持BLDC/BDC电机模块，兼容霍尔传感器或无传感器控制。

‌4. 功能模块详解‌

• ‌栅极驱动‌：电荷泵为高边MOSFET提供偏置电压，低边由线性稳压器供电，支持可调死区时间（tDEAD）和强下拉（ISTRONG）防寄生导通。
• ‌保护机制‌：VDS监测实现逐周期过流保护，可配置为锁存、自动重试或仅报告模式。
• ‌SPI配置‌（仅S版）：16位寄存器可编程驱动参数、保护阈值及故障处理策略。

‌5. 设计注意事项‌

• ‌布局建议‌：优先缩短高/低侧驱动回路，VM引脚需就近放置低ESR电容（推荐0.1μF+4.7μF+10μF）。
• ‌热管理‌：RθJA为26.5°C/W，需确保PCB散热设计满足结温要求。
• ‌典型应用电路‌：需外接飞跨电容（CPH-CPL）、VCP旁路电容及栅极电阻（可选）。

‌6. 文档结构‌
数据手册包含引脚定义、电气特性、时序图、寄存器映射及典型应用电路，附录提供机械封装尺寸和订购信息。