‌DRV8304-Q1汽车级三相无刷直流电机控制器技术文档总结

DRV8304 器件是一款集成栅极驱动器，适用于 12V 和 24V 直流电源轨的三相无刷直流 （BLDC） 电机应用。这些应用包括 BLDC 电机的磁场定向控制 （FOC）、正弦电流控制和梯形电流控制。该器件集成了三个电流检测放大器 （CSA），用于检测 BLDC 电机的相电流，以实现最佳的 FOC 和电流控制系统实现。AUTOCAL 功能可自动校准 CSA 失调误差，以实现准确的电流检测。

该器件基于智能栅极驱动 （SGD） 架构，无需任何外部栅极组件（电阻器和齐纳二极管），同时完全保护外部 FET。SGD 架构优化死区时间以避免任何击穿情况，通过栅极压摆率控制灵活地降低电磁干扰 （EMI），并通过 V 防止任何栅极短路情况GS的握手和死区插入。强大的下拉电流还可以防止任何 dv/dt 栅极开启。
*附件：drv8304.pdf

支持各种PWM控制模式（1x、3x、6x和独立），可与可由30 mA、3.3 V内部稳压器供电的控制电路进行简单接口。这些模式减少了控制器的输出外设数量，以满足特定的电机控制要求，并提供了控制的灵活性。该器件还具有 1x 模式，可使用内部块换向表对 BLDC 电机进行传感梯形控制。该器件还可以配置为在独立模式下驱动多个负载，例如螺线管。

特性

• 6V 至 38V、三重半桥栅极驱动器，集成 3 个电流检测放大器 （CSA）
  • 40V 绝对最大额定值
  • 针对 12V 和 24V 直流电源轨进行了全面优化
  • 驱动高侧和低侧 N 沟道 MOSFET
  • 支持 100% PWM 占空比
• 智能门控架构
  • 可调节压摆率控制，实现更好的 EMI 和 EMC 性能
  • VGS的握手和最小死区时间插入以避免击穿
  • 15mA 至 150mA 峰值源电流
  • 30mA 至 300mA 峰值灌电流
• 6x、3x、1x 和独立 PWM 模式
  • 支持 120º 传感器作
• 集成栅极驱动器电源
  • 高侧倍增器电荷泵
  • 低侧线性稳压器
• 集成三重电流分流放大器
  • 可调增益 （5、10、20、40 V/V）
  • 双向或单向支持
• SPI 或硬件设备变体
• 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
• 低功耗睡眠模式
• 线性稳压器，3.3V，30mA
• 集成保护功能
  • VM 欠压锁定 （UVLO）
  • 电荷泵欠压 （CPUV）
  • MOSFET VDS过流保护 （OCP）
  • MOSFET 击穿保护
  • 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. 核心特性‌

• ‌电源与驱动‌
  • ‌ 工作电压（VM） ‌：6V至38V（40V绝对最大值）
  • ‌驱动能力‌：集成3个半桥栅极驱动器，支持100% PWM占空比
  • ‌栅极驱动电流‌：可调峰值源电流15-150mA，峰值灌电流30-300mA
• ‌智能栅极驱动架构‌
  • 可调压摆率控制优化EMI/EMC性能
  • 死区时间插入防止直通
  • 集成VDS监测和栅极故障保护
• ‌集成功能‌
  • 3路电流检测放大器（CSA），增益可调（5/10/20/40 V/V）
  • 内置电荷泵（高压侧）和LDO（低压侧）栅极电源
  • 3.3V/30mA LDO稳压器（供外部控制器）
  • SPI或硬件接口配置选项

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‌2. 关键参数‌

‌参数‌	‌规格‌
‌逻辑输入电压‌	兼容1.8V/3.3V/5V
‌**热阻（RθJA）**‌	35.1°C/W（VQFN封装）
‌电荷泵输出电压‌	VM + 10V（典型值）
‌睡眠模式电流‌	20µA（典型值，25°C）
‌保护功能响应时间‌	过流消隐时间4.5µs，重试时间4ms

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‌3. 典型应用‌

• ‌汽车电子‌：电动水泵、散热风扇
• ‌工业设备‌：伺服驱动器、机器人关节
• ‌消费电子‌：无人机电调、扫地机器人

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‌4. 功能模式‌

• ‌PWM模式‌：支持6x/3x/1x及独立PWM控制
• ‌硬件接口模式‌：通过电阻配置IDRIVE（栅极电流）、VDS（过流阈值）等
• ‌保护模式‌：
  • 自动重试（过流/过热）
  • 锁存关闭（栅极故障）

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‌5. 保护机制‌

• ‌实时监测‌：通过nFAULT引脚反馈故障状态
• ‌多重保护‌：
  • 电源欠压（UVLO <5.6V）
  • 电荷泵故障（CPUV <10.5V）
  • MOSFET VDS过流（0.15-1.8V可调）
  • 热关断（OTSD >170°C）

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‌6. 设计要点‌

• ‌外围电路‌：
  • VM引脚需0.1µF陶瓷电容+≥10µF电解电容
  • 电荷泵需22nF飞电容（CPH-CPL）和1µF储能电容（VCP-VM）
• ‌布局建议‌：
  • 栅极驱动回路最小化
  • 散热焊盘需连接至PCB地平面