DRV8705HQRHBRQ1 [TI]
具有离线诊断功能的汽车级、40V、H 桥智能栅极驱动器 | RHB | 32 | -40 to 125;型号: | DRV8705HQRHBRQ1 |
厂家: | TEXAS INSTRUMENTS |
描述: | 具有离线诊断功能的汽车级、40V、H 桥智能栅极驱动器 | RHB | 32 | -40 to 125 栅极驱动 驱动器 |
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DRV8705-Q1
ZHCSKQ7A –MAY 2020 –REVISED APRIL 2021
DRV8705-Q1 具有低侧电流感测放大器的汽车类H 桥
智能栅极驱动器
1 特性
3 说明
• 符合面向汽车应用的AEC-Q100 标准:
– 温度等级1:–40°C 至+125°C,TA
• 提供功能安全
DRV8705-Q1 是一款高度集成式 H 桥栅极驱动器,能
够驱动高侧和低侧 N 沟道功率 MOSFET。它可使用集
成式倍增电荷泵(针对高侧)和线性稳压器(针对低
侧)生成合适的栅极驱动电压。
– 有助于进行功能安全系统设计的文档
• H 桥智能栅极驱动器
该器件通过使用智能栅极驱动架构来降低系统成本并提
高可靠性。栅极驱动器可优化死区时间以避免出现击穿
问题,通过可调栅极驱动电流对减少电磁干扰 (EMI) 进
行控制,而且可通过 VDS 和 VGS 监控器来防止漏源极
和栅极短路问题。
– 4.9V 至37V(绝对最大值为40V)工作电压范
围
– 倍增电荷泵可实现100% PWM
– 半桥和H 桥控制模式
• 引脚对引脚栅极驱动器型号
– DRV8106-Q1:具有直列式放大器的半桥
– DRV8706-Q1:具有直列式放大器的H 桥
• 智能栅极驱动架构
低侧分流放大器支持电流感测,以便测量电机电流并向
外部控制器提供反馈,从而实现电流限制或失速检测。
DRV8705-Q1 提供了一系列保护功能,可确保系统稳
定运行。此类功能包括适用于电源和电荷泵的欠压和过
压监控、适用于外部 MOSFET 的 VDS 过流和 VGS 栅
极故障监控、离线开路负载和短路诊断,以及内部热警
告和热关断保护功能。
– 可调压摆率控制
– 0.5 mA 至62 mA 峰值拉电流输出
– 0.5 mA 至62 mA 峰值灌电流输出
– 集成死区时间握手
• 低侧电流分流放大器
器件信息(1)
– 可调增益设置(10、20、40、80 V/V)
– 集成反馈电阻
– 可调PWM 消隐方案
• 提供多个接口选项
封装尺寸(标称值)
器件型号
封装
VQFN (32)
DRV8705-Q1
5.00mm x 5.00mm
(1) 如需了解所有可用封装,请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
– SPI:详细配置和诊断
– H/W:简化的控制和更少的MCU 引脚
• 展频时钟可降低EMI
VBAT
• 具有可润湿侧翼的紧凑型VQFN 封装
• 集成保护特性
DRV8705-Q1
– 专用驱动器禁用引脚(DRVOFF)
– 电源和稳压器电压监控器
– MOSFET VDS 过流监控器
– MOSFET VGS 栅极故障监控器
– 用于反极性MOSFET 的电荷泵
– 离线开路负载和短路诊断
– 器件热警告和热关断
PWM
H-Bridge
SPI/HW
BDC
Smart Gate Driver
nFAULT
Current Sense
Low-Side Amp
Protection
RSHUNT
– 故障条件中断引脚(nFAULT)
简化版原理图
2 应用
• 汽车类有刷直流电机
• 螺线管和继电器
• 电动车窗升降器和滑动门
• 电动天窗
• 电动座椅模块
• 电动后备箱和后备箱门
• BDC 燃油泵、水泵、机油泵
• 挡风玻璃雨刮器
本文档旨在为方便起见,提供有关TI 产品中文版本的信息,以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息,请访问
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English Data Sheet: SLLSFB6
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置............................................................................ 4
DRV8705-Q1_RHB 封装(VQFN) 引脚功能......................4
6 规格................................................................................... 6
6.1 绝对最大额定值...........................................................6
6.2 ESD 等级.................................................................... 7
6.3 建议运行条件.............................................................. 7
6.4 热性能信息..................................................................7
6.5 电气特性......................................................................7
6.6 时序要求....................................................................15
6.7 时序图....................................................................... 16
6.8 典型特性....................................................................16
7 详细说明.......................................................................... 18
7.1 概述...........................................................................18
7.2 功能方框图................................................................19
7.3 特性说明....................................................................21
7.4 器件功能模式............................................................ 36
7.5 编程...........................................................................36
7.6 寄存器映射................................................................41
8 应用和实现.......................................................................53
8.1 应用信息....................................................................53
8.2 典型应用....................................................................53
9 电源相关建议...................................................................57
9.1 大容量电容................................................................57
10 布局............................................................................... 58
10.1 布局指南..................................................................58
10.2 布局示例..................................................................59
11 器件和文档支持..............................................................60
11.1 文档支持..................................................................60
11.2 支持资源..................................................................60
11.3 商标.........................................................................60
11.4 静电放电警告...........................................................60
11.5 术语表..................................................................... 60
12 机械、封装和可订购信息...............................................61
4 修订历史记录
注:以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
Changes from Revision * (July 2020) to Revision A (April 2021)
Page
• 将器件状态更改为“量产数据”......................................................................................................................... 1
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器件比较表
器件
半桥
放大器
接口
DRV8705S-Q1
DRV8705H-Q1
2
串行(SPI)
硬件(H/W)
1
2
表5-1. SPI 与H/W 特性比较
SPI (S) 接口
H/W (H) 接口
4 种模式
特性
PWM 输入模式
栅极驱动输出电流(IDRIVE
死区时间
4 种模式
)
16 种设置,与HS 和LS 无关
握手+ 7 种固定设置
16 种设置,与HS 和LS 无关
4 种设置
6 种设置,与HS 和LS 关联
仅握手
VDS 比较器阈值
6 种设置,与HS 和LS 关联
固定,4 µs
VDS 和VGS 消隐时间(tDRIVE
VDS 抗尖峰脉冲时间
VGS 抗尖峰脉冲时间
VDS 故障响应
)
4 种设置
固定,4 µs
固定,2 µs
4 种模式
固定,2 µs
固定,逐周期
固定,逐周期
4 种设置
VGS 故障响应
4 种模式
4 种设置
放大器增益
8 种设置
放大器消隐时间
放大器采样保持
放大器基准电压
不适用
不适用
可用
2 种设置
固定,VAREF / 2
V
V
PVDD 欠压故障响应
PVDD 过压故障响应
2 种模式
自动重试
不适用
4 种模式
V
VCP 欠压故障响应
VCP 欠压阈值
2 种模式
自动重试
固定,2.5V
不适用
V
2 种设置
离线开路负载诊断
离线短路诊断
可用
可用
不适用
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5 引脚配置
GND
DVDD
nSCS
SCLK
SDI
1
2
3
4
5
6
7
8
24
23
22
21
20
19
18
17
SL2
SL1
GL1
SH1
GH1
SN
GND
DVDD
GAIN
1
2
3
4
5
6
7
8
24
SL2
SL1
GL1
SH1
GH1
SN
23
22
21
20
19
18
17
VDS
Thermal
Pad
Thermal
Pad
IDRIVE
MODE
IN1/EN
nHIZ1
SDO
IN1/EN
nHIZ1
SP
SP
AGND
AGND
图5-1. DRV8705S-Q1 RHB 封装32 引脚VQFN 顶视 图5-2. DRV8705H-Q1 RHB 封装32 引脚VQFN 顶视
图
图
DRV8705-Q1_RHB 封装(VQFN) 引脚功能
引脚
I/O
名称
名称
类型
说明
编号
DRV8705S-Q1 DRV8705H-Q1
1
2
GND
I/O
I
接地
电源
器件接地。连接到系统接地端。
器件逻辑和数字输出电源输入。在DVDD 与GND 引脚之间连接一个1.0 µF、
6.3V 的陶瓷电容器。
DVDD
nSCS
I
I
—
数字
模拟
串行芯片选择。此引脚上的逻辑低电平支持串行接口通信。内部上拉电阻。
3
4
GAIN
放大器增益设置。由外部电阻设置的4 电平输入引脚。
—
串行时钟输入。串行数据会移出并在此引脚上的相应上升沿和下降沿被捕捉。内
部下拉电阻。
SCLK
I
—
数字
VDS
I
I
VDS 监控阈值设置。由外部电阻设置的6 电平输入引脚。
—
模拟
数字
模拟
数字
模拟
数字
数字
数字
数字
数字
SDI
串行数据输入。在SCLK 引脚的下降沿捕捉数据。内部下拉电阻。
栅极驱动器输出电流设置。由外部电阻设置的6 电平输入引脚。
串行数据输出。在SCLK 引脚的上升沿移出数据。推挽式输出。
PWM 输入模式设置。由外部电阻设置的4 电平输入引脚。
—
5
6
IDRIVE
I
—
SDO
O
I
—
MODE
—
7
IN1/EN
nHIZ1
I
半桥控制输入。请查看PWM 模式了解详细信息。内部下拉电阻。
半桥控制输入。请查看PWM 模式了解详细信息。内部下拉电阻。
半桥控制输入。请查看PWM 模式了解详细信息。内部下拉电阻。
半桥控制输入。请查看PWM 模式了解详细信息。内部下拉电阻。
器件使能引脚。置为逻辑低电平可关断器件并进入睡眠模式。内部下拉电阻。
8
I
9
IN2/PH
nHIZ2
I
10
11
I
nSLEEP
I
驱动器关断引脚。置为逻辑高电平可将高侧和低侧栅极驱动器输出拉低。内部下
拉电阻。
12
13
DRVOFF
nFAULT
I
数字
数字
故障指示灯输出。此引脚被拉至逻辑低电平可指示故障情况。开漏输出。需要外
部上拉电阻。
O
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引脚
I/O
名称
名称
类型
说明
编号
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14
15
SO
O
模拟
—
分流放大器输出。
RSVD
—
保留。接地或保持断开。
电流感测放大器的外部电压基准和电源。在AREF 与AGND 引脚之间连接一个
0.1 µF、6.3V 的陶瓷电容器。
16
AREF
I
电源
17
18
19
20
21
22
AGND
SP
I/O
I
电源
模拟
模拟
模拟
模拟
模拟
器件接地。连接到系统接地端。
分流放大器正输入。连接到分流电阻的正端子。
分流放大器负输入。连接到分流电阻的负端子。
高侧栅极驱动器输出。连接到高侧功率MOSFET 的栅极。
高侧源极感测输入。连接到高侧功率MOSFET 源极。
低侧栅极驱动器输出。连接到低侧功率MOSFET 的栅极。
SN
I
GH1
SH1
GL1
O
I
O
低侧MOSFET 栅极驱动感测和电源返回。通过指向低侧MOSFET 接地回路的
低阻抗路径连接到系统接地端。
23
24
SL1
SL2
I
I
模拟
模拟
低侧MOSFET 栅极驱动感测和电源返回。通过指向低侧MOSFET 接地回路的
低阻抗路径连接到系统接地端。
25
26
27
28
GL2
SH2
O
I
低侧栅极驱动器输出。连接到低侧功率MOSFET 的栅极。
高侧源极感测输入。连接到高侧功率MOSFET 源极。
模拟
模拟
模拟
模拟
GH2
O
I
高侧栅极驱动器输出。连接到高侧功率MOSFET 的栅极。
桥式MOSFET 漏极电压感测引脚。连接到高侧MOSFET 漏极的公共点。
DRAIN
器件驱动器电源输入。连接到电桥电源。在PVDD 和GND 引脚之间连接一个
0.1 µF、PVDD 额定的陶瓷电容器和大于或等于10 µF 的局部大容量电容。
29
30
31
PVDD
VCP
I
电源
电源
电源
I/O
I/O
电荷泵输出。在VCP 与PVDD 引脚之间连接一个1 µF、16V 的陶瓷电容器。
电荷泵开关节点。在CPH 与CPL 引脚之间连接一个100 nF、PVDD 额定的陶
瓷电容器。
CPH
电荷泵开关节点。在CPH 与CPL 引脚之间连接一个100 nF、PVDD 额定的陶
瓷电容器。
32
CPL
I/O
电源
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在工作温度范围内(除非另有说明)(1)
最小值
最大值
单位
PVDD
-0.3
40
40
V
驱动器电源引脚电压
DRAIN
-0.3
-0.3
V
V
V
V
V
V
MOSFET 漏极感测引脚电压
0.3
AGND、GND
VCP
接地引脚之间的电压差
电荷泵引脚电压
55
–0.3
PVDD –0.3
-0.3
CPH
VVCP + 0.3
VPVDD + 0.3
5.75
V
电荷泵高侧引脚电压
电荷泵低侧引脚电压
数字电源引脚电压
CPL
DVDD
-0.3
DRVOFF、GAIN、IDRIVE、IN1/EN、
IN2/PH、MODE、nHIZx、nSLEEP、
nFAULT、nSCS、SCLK、SDI、VDS
-0.3
5.75
V
V
逻辑引脚电压
SDO
VDVDD + 0.3
–0.3
-2
输出逻辑引脚电压
VVCP + 0.3
高侧栅极驱动引脚电压
-5
VVCP + 0.3
高侧栅极驱动引脚1 µs 瞬态电压
与SHx 相关的高侧栅极驱动引脚电压
高侧感测引脚电压
GHx(2)
V
V
V
V
13.5
40
–0.3
-2
SHx(2)
GLx(2)
SLx(2)
-5
40
高侧感测引脚1 µs 瞬态电压
低侧栅极驱动引脚电压
-2
13.5
13.5
13.5
2
低侧栅极驱动引脚1 µs 瞬态电压
与SLx 相关的低侧栅极驱动引脚电压
低侧感测引脚电压
–3
–0.3
-2
-3
3
低侧感测引脚1 µs 瞬态电压
mA
V
GHx、GLx
峰值栅极驱动电流
受内部限制
受内部限制
AREF
-0.3
-2
5.75
2
放大器电源和基准引脚电压
放大器输入引脚电压
V
SN、SP
-3
3
V
放大器输入引脚1 µs 瞬态电压
-5.75
–0.3
-40
5.75
VAREF + 0.3
125
V
SN、SP
放大器输入差分电压
放大器输出引脚电压
环境温度,TA
SO
V
°C
°C
°C
-40
150
结温,TJ
-65
150
贮存温度,Tstg
(1) 超出绝对最大额定值下列出的压力可能会对器件造成永久损坏。这些仅是压力额定值,并不意味着器件在这些条件下以及在建议运行条
件以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
(2) 与GHx、SHx、GLx 或SLx 相关的PVDD 和DRAIN 不应超过40V。当PVDD 或DRAIN 大于35V 时,应限制GHx、SHx、GLx 和
SLx 上的负电压,以确保不超过此额定值。当PVDD 和DRAIN 低于35V 时,可使用GHx、SHx、GLx 和SLx 的完整负电压额定值。
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6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM),符合AEC Q100-002(1)
HBM ESD 分类等级2
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±750
±500
转角引脚
其他引脚
充电器件模型(CDM),符合AEC Q100-011
CDM ESD 分类等级C4B
(1) AEC Q100-002 指示应当按照ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 规范执行HBM 应力测试。
6.3 建议运行条件
在工作温度范围内(除非另有说明)
最小值
标称值
最大值
37
单位
VPVDD
PVDD
GHx
4.9
0
V
mA
mA
V
驱动器电源电压
(1)
IHS
15
高侧平均栅极驱动电流
低侧平均栅极驱动电流
数字电源电压
(1)
ILS
GLx
0
15
VDVDD
VDIN
DVDD
3
5.5
DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,nHIZx,
nSLEEP,nSCS,SCLK,SDI
0
5.5
V
数字输入电压
IDOUT
VOD
IOD
SDO
0
0
5
5.5
5
mA
V
数字输出电流
开漏上拉电压
开漏输出电流
放大器基准电源电压
分流放大器输出电流
工作环境温度
工作结温
nFAULT
nFAULT
AREF
SO
0
mA
V
VAREF
ISO
3
5.5
5
0
mA
°C
°C
TA
-40
-40
125
150
TJ
(1) 必须遵循功率损耗和热限值
6.4 热性能信息
DRV8705-Q1
RHB (VQFN)
32 引脚
34.9
热指标(1)
单位
RθJA
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
25.6
结至外壳(顶部)热阻
结至电路板热阻
15.0
0.5
ΨJT
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
结至外壳(底部)热阻
15.0
ΨJB
RθJC(bot)
5.2
(1) 有关新旧热指标的更多信息,请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
6.5 电气特性
4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
电源(DRAIN、DVDD、PVDD、VCP)
VPVDD,VDRAIN = 13.5V,nSLEEP =
0V,
IPVDDQ
2.25
3
µA
PVDD 睡眠模式电流
–40 ≤TJ ≤85°C
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
VPVDD,VDRAIN = 13.5V,nSLEEP =
0V,
IDRAINQ
2
2.75
µA
DRAIN 睡眠模式电流
–40 ≤TJ ≤85°C
VPVDD,VDRAIN = 13.5V,nSLEEP =
0V,
IDVDDQ
2
3.5
µA
DVDD 睡眠模式电流
–40 ≤TJ ≤85°C
IPVDD
VPVDD,VDRAIN = 13.5V,nSLEEP = 5V
2
3
325
5.5
mA
µA
PVDD 运行模式电流
DRAIN 运行模式电流
VPVDD,VDRAIN = 13.5V,nSLEEP =
5V,VDS_LVL ≤500mV
IDRAIN
250
IDVDD
fDVDD
tWAKE
tSLEEP
VDVDD = 5V,SDO = 0V
3.5
mA
MHz
ms
DVDD 运行模式电流
数字振荡器开关频率
开通时间
14.25
展频的主频率。
1
1
nSLEEP = 5V 进入运行模式
nSLEEP = 0V 进入睡眠模式
ms
关断时间
9.5
8.4
7
10.5
10
8
11
11
9
V
PVDD ≥13V,IVCP ≤15mA
VPVDD = 11V,IVCP ≤15mA
VPVDD = 9V,IVCP ≤11mA
VPVDD = 7V,IVCP ≤7.5mA
VPVDD = 5.5V,IVCP ≤5mA
展频的主频率。
VVCP
V
相对于PVDD 的电荷泵稳压器电压
5.5
4.5
6
7
5
5.5
fVCP
400
kHz
电荷泵开关频率
逻辑电平输入(DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,nHIZx,nSLEEP,nSCS,SCLK,SDI)
DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,nHIZx,
VDVDD
x
VIL
0
V
V
V
输入逻辑低电压
输入逻辑高电压
输入迟滞
nSLEEP,SCLK,SDI
0.3
DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,nHIZx,
nSLEEP,SCLK,SDI
VDVDD x
VIH
5.5
0.7
VDVDD
x
VHYS
0.1
VDIN = 0V,DRVOFF,IN1/EN,
-5
5
100
100
5
IN2/PH,nHIZx,nSLEEP,SCLK,SDI
IIL
µA
µA
输入逻辑低电流
输入逻辑大电流
VDIN = 0V,nSCS
50
50
VDIN = 5V,DRVOFF,IN1/EN,
IN2/PH,nHIZx,nSLEEP,SCLK,SDI
IIH
VDIN = 5V,VDVDD = 5V,nSCS
-5
50
50
至GND,DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,
nHIZx,nSLEEP,SCLK,SDI
RPD
RPU
100
100
150
150
kΩ
kΩ
输入下拉电阻
输入上拉电阻
至DVDD,nSCS
多电平输入(GAIN,IDRIVE,MODE,VDS)
GAIN,MODE
电压连接至所设置的电平1
VDVDD
x
VQI1
RQI2
RQI3
VQI4
0
44.65
500
V
kΩ
kΩ
V
四电平输入1
四电平输入2
四电平输入3
四电平输入4
0.1
GAIN,MODE
接地电阻连接至所设置的电平2
47
49.35
GAIN,MODE
接地电阻连接至所设置的电平3
高阻态
GAIN,MODE
电压连接至所设置的电平4
VDVDD
x
5.5
0.9
RQPD
RQPU
98
98
GAIN,MODE,接地
kΩ
kΩ
四电平下拉电阻
四电平上拉电阻
GAIN,MODE,至DVDD
IDRIVE,VDS
电压连接至所设置的电平1
VDVDD
x
VSI1
0
V
六电平输入1
0.1
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
IDRIVE,VDS
接地电阻连接至所设置的电平2
RSI2
RSI3
RSI4
RSI5
RSI6
28.5
30
31.5
六电平输入2
kΩ
IDRIVE,VDS
接地电阻连接至所设置的电平3
95
500
100
105
六电平输入3
六电平输入4
六电平输入5
六电平输入6
kΩ
kΩ
kΩ
V
IDRIVE,VDS
接地电阻连接至所设置的电平4
高阻态
IDRIVE,VDS
DVDD 电阻连接至所设置的电平5
58.9
62
65.1
5.5
IDRIVE,VDS
电压连接至所设置的电平6
VDVDD
x
0.9
RSPD
RSPU
98
69
IDRIVE,VDS,接地
kΩ
kΩ
六电平下拉电阻
六电平上拉电阻
IDRIVE,VDS,至DVDD
逻辑电平输出(nFAULT,SDO)
VOL
VOH
IODZ
IDOUT = 5mA
0.5
10
V
V
输出逻辑低电压
输出逻辑高电压
开漏逻辑大电流
VDVDD
x
IDOUT = –5mA,SDO
VOD = 5V,nFAULT
0.8
-10
µA
栅极驱动器(GHx,GLx)
IDRVN_HS = ISTRONG,IGHx = 1mA,
GHx 至SHx
VGHx_L
VGLx_L
VGHx_H
0
0
0.25
0.25
V
V
V
V
V
GHx 低电平输出电压
GLx 低电平输出电压
GHx 高电平输出电压
IDRVN_LS = ISTRONG,IGLx = 1mA,
GLx 至SLx
IDRVP_HS = IHOLD,IGHx = 1mA,
VCP 至GHx
0
0.25
IDRVP_LS = IHOLD,IGLx = 1mA,
10.5V ≤VPVDD ≤37V,GLx 至SLx
10.25
10.5
12.5
VGLx_H
GLx 高电平输出电压
IDRVP_LS = IHOLD,IGLx = 1mA,
4.9V ≤VPVDD ≤10.5V,GLx 至SLx
VPVDD
-
VPVDD
VPVDD
0.25
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
IDRVP = 0000b,VGSx = 3V,VPVDD
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
0.2
0.5
0.8
7V
IDRVP = 0001b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
0.5
1.3
2.1
2.9
4.5
6
1
2
1.5
2.7
3.9
5.1
7.5
10
IDRVP = 0010b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
IDRVP = 0011b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
3
IDRVP = 0100b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
4
IDRVP = 0101b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
6
IDRVP = 0110b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
8
IDRVP = 0111b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
9
12
16
20
24
28
31
40
48
62
1
15
峰值栅极电流(拉电流)
SPI 器件
IDRVP, SPI
mA
IDRVP = 1000b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
12
20
IDRVP = 1001b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
15
25
IDRVP = 1010b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
18
30
IDRVP = 1011b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
21
35
IDRVP = 1100b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
23.25
26.5
28
38.75
50
IDRVP = 1101b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
IDRVP = 1110b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
60
IDRVP = 1111b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
30
77.5
1.5
5.1
10
IDRIVE 电平1,VGSx = 3V,VPVDD
7V
≥
0.5
2.9
6
IDRIVE 电平2,VGSx = 3V,VPVDD
7V
≥
4
IDRIVE 电平3,VGSx = 3V,VPVDD
≥
≥
≥
≥
8
7V
峰值栅极电流(拉电流)
H/W 器件
IDRVP, H/W
mA
IDRIVE 电平4,VGSx = 3V,VPVDD
7V
12
16
31
62
20
IDRIVE 电平5,VGSx = 3V,VPVDD
7V
23.25
30
38.75
77.5
IDRIVE 电平6,VGSx = 3V,VPVDD
7V
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
IDRVN = 0000b,VGSx = 3V,VPVDD
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
≥
0.15
0.5
0.85
7V
IDRVN = 0001b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
0.35
0.85
1.4
1
2
1.65
3.15
4.6
5.9
8.5
11
IDRVN = 0010b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
IDRVN = 0011b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
3
IDRVN = 0100b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
2.1
4
IDRVN = 0101b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
3.5
6
IDRVN = 0110b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
5
8
IDRVN = 0111b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
8
12
16
20
24
28
31
40
48
62
1
16
峰值栅极电流(灌电流)
SPI 器件
IDRVN, SPI
mA
IDRVN = 1000b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
11.5
14.7
18
20
IDRVN = 1001b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
25
IDRVN = 1010b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
30
IDRVN = 1011b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
21
35
IDRVN = 1100b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
23.25
30
38.75
52
IDRVN = 1101b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
IDRVN = 1110b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
36
62
IDRVN = 1111b,VGSx = 3V,VPVDD
7V
46.5
0.35
2.1
80
IDRIVE 电平1,VGSx = 3V,VPVDD
7V
≥
1.65
5.9
11
IDRIVE 电平2,VGSx = 3V,VPVDD
7V
≥
4
IDRIVE 电平3,VGSx = 3V,VPVDD
≥
≥
≥
≥
5
8
7V
峰值栅极电流(灌电流)
H/W 器件
IDRVN, H/W
mA
IDRIVE 电平4,VGSx = 3V,VPVDD
7V
11.5
23.25
16
31
20
IDRIVE 电平5,VGSx = 3V,VPVDD
7V
38.75
IDRIVE 电平6,VGSx = 3V,VPVDD
7V
46.5
5
62
16
62
80
30
IHOLD
mA
mA
VGSx = 3V,VPVDD ≥7V
栅极上拉保持电流
栅极强下拉电流
VGSx = 3V,VPVDD ≥7V,
0.5 ≤IDRVP ≤12mA
30
100
ISTRONG
VGSx = 3V,VPVDD ≥7V,
16 ≤IDRVP ≤62mA
45
128
205
mA
1.8
5
GLx 至SLx,VGSx = 3V
GLx 至SLx,VGSx = 1V
kΩ
kΩ
RPDSA_LS
低侧半有源下拉电阻
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
高侧无源下拉电阻
低侧无源下拉电阻
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
kΩ
RPD_HS
RPD_LS
150
GHx 至SHx
GLx 至SLx
150
0
kΩ
进入SHx,SHx = DRAIN ≤37V
GHx –SHx = 0V,nSLEEP = 0V
-5
25
µA
µA
ISHx
开关节点感测漏电流
进入SHx,SHx = DRAIN ≤37V
GHx –SHx = 0V,nSLEEP = 5V
–150
–100
–40
栅极驱动器时序(GHx,GLx)
tPDR_LS
300
300
300
300
850
600
600
600
ns
ns
ns
ns
输入至GLx 上升
低侧上升传播延迟
tPDF_LS
输入至GLx 下降
低侧下降传播延迟
tPDR_HS
输入至GHx 上升
高侧上升传播延迟
tPDF_HS
输入至GHx 下降
高侧下降传播延迟
VGSx_L/VGSx_H 下降10% 至VGSx_H
/
tDEAD
350
ns
内部握手死区时间
V
GSx_L 上升10%
0
250
VGS_TDEAD = 000b,仅握手
VGS_TDEAD = 001b
VGS_TDEAD = 010b
VGS_TDEAD = 011b
VGS_TDEAD = 100b
VGS_TDEAD = 101b
VGS_TDEAD = 110b
VGS_TDEAD = 111b
150
400
350
600
500
600
750
900
可插入的数字死区时间
SPI 器件
tDEAD_D, SPI
ns
800
1000
2000
4000
8000
1200
2400
4600
8800
1600
3400
7200
可插入的数字死区时间
H/W 器件
tDEAD_D, H/W
0
ns
V
仅握手
电流分流放大器(AREF,SN,SO,SP)
VCOM
-2
9.9
19.5
39
2
10.4
20.5
41
共模输入范围
CSA_GAIN = 00b
CSA_GAIN = 01b
CSA_GAIN = 10b
CSA_GAIN = 11b
GAIN 四电平1
GAIN 四电平2
GAIN 四电平3
GAIN 四电平4
10.15
20
感测放大器增益
SPI 器件
GCSA, SPI
V/V
40
78
80
82
9.9
19.5
39
10.15
20
10.4
20.5
41
感测放大器增益
H/W 器件
GCSA, H/W
V/V
40
78
80
82
VSO_ STEP = 1.5V,GCSA = 10V/V
2.2
2.2
2.2
3
CSO = 60pF
VSO_ STEP = 1.5V,GCSA = 20V/V
CSO = 60pF
tSET
µs
感测放大器稳定时间至±1%
VSO_ STEP = 1.5V,GCSA = 40V/V
CSO = 60pF
VSO_ STEP = 1.5V,GCSA = 80V/V
CSO = 60pF
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
0
CSA_BLK = 000b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 001b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 010b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 011b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 100b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 101b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 110b,tDRIVE 周期的百分比
CSA_BLK = 111b,tDRIVE 周期的百分比
25
37.5
50
感测放大器输出消隐时间
SPI 器件
tBLK, SPI
%
62.5
75
87.5
100
感测放大器输出消隐时间
H/W 器件
tBLK, H/W
tSLEW
0
ns
CSO = 60pF
2.5
VAREF / 2
VAREF / 8
V/µs
输出压摆率
VSPx = VSNx = 0V,CSA_DIV = 0b
VSPx = VSNx = 0V,CSA_DIV = 1b
输出电压偏置
SPI 器件
VBIAS, SPI
V
输出电压偏置
H/W 器件
VBIAS, H/W
VLINEAR
VAREF / 2
V
V
VAREF
–
VAREF = 3.3V = 5V
0.25
线性输出电压范围
0.25
VOFF
1.5
±25
100
1
mV
µV/℃
µA
VSPx = VSNx = 0V,TJ = 25℃
VSPx = VSNx = 0V
–1.5
输入失调电压
VOFF_D
IBIAS
IBIAS_OFF
IAREF
±10
输入失调电压漂移
输入偏置电流
VSPx = VSNx = 0V,进入引脚
-1
µA
I
SPx –ISNx
输入偏置电流失调
AREF 输入电流
VVREF = 3.3V = 5V
1
90
1.8
mA
72
69
直流,–40 ≤TJ ≤125°C
直流,–40 ≤TJ ≤150°C
20kHz
CMRR
PSRR
dB
dB
90
共模抑制比
电源抑制比
80
100
90
PVDD 至SOx,直流
PVDD 至SOx,20kHz
PVDD 至SOx,400kHz
70
保护电路
4.325
4.25
4.625
4.525
4.9
4.8
V
V
PVDD 上升
PVDD 下降
VPVDD_UV
V
PVDD 欠压阈值
VPVDD_UV_H
100
mV
µs
PVDD 欠压迟滞
上升至下降阈值
YS
tPVDD_UV_DG
8
21
20
27
26
10
22.5
21.5
28.5
27.5
12.75
24
PVDD 欠压抗尖峰脉冲时间
V
V
V
V
PVDD 上升,PVDD_OV_LVL = 0b
PVDD 下降,PVDD_OV_LVL = 0b
PVDD 上升,PVDD_OV_LVL = 1b
PVDD 下降,PVDD_OV_LVL = 1b
23
VPVDD_OV
V
PVDD 过压阈值
30
29
VPVDD_OV_H
1
V
PVDD 过压迟滞
上升至下降阈值
YS
PVDD_OV_DG = 00b
PVDD_OV_DG = 01b
PVDD_OV_DG = 10b
PVDD_OV_DG = 11b
0.75
1.5
3.25
7
1
2
4
8
1.5
2.5
4.75
9
tPVDD_OV_DG
µs
PVDD 过压抗尖峰脉冲时间
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
2.5
2.7
2.9
DVDD 下降
DVDD 上升
VDVDD_POR
V
DVDD 电源POR 阈值
2.6
2.8
3
VDVDD_POR_
100
mV
µs
DVDD POR 迟滞
上升至下降阈值
HYS
tDVDD_POR_D
5
8
12.75
DVDD POR 抗尖峰脉冲时间
G
2
4
2.5
5
3
6
VVCP - VPVDD,下降,VCP_UV = 0b
VVCP - VPVDD,下降,VCP_UV = 1b
电荷泵欠压阈值
SPI 器件
VCP_UV, SPI
V
V
电荷泵欠压阈值
H/W 器件
VCP_UV, H/W
2
2.5
3
tCP_UV_DG
VGS_CLP
8
12.5
1.1
10
15
1.4
1
12.75
17
µs
V
电荷泵欠压抗尖峰脉冲时间
高侧驱动器VGS 保护钳位
1.75
1.2
V
V
V
GH/Lx –VSH/Lx,VGS_LVL = 0b
GH/Lx –VSH/Lx,VGS_LVL = 1b
VGS_LVL
栅极电压监控阈值
0.8
V
tGS_FLT_DG
tGS_HS_DG
1.5
2
2.75
µs
ns
VGS 故障监控抗尖峰脉冲时间
VGS 握手监控抗尖峰脉冲时间
210
96
2
VGS_TDRV = 00b
VGS_TDRV = 01b
VGS_TDRV = 10b
VGS_TDRV = 11b
80
1.5
120
2.5
4.75
9
VGS 和VDS 监控消隐时间
SPI 器件
tDRIVE, SPI
µs
µs
3.25
7.5
4
8
VGS 和VDS 监控消隐时间
H/W 器件
tDRIVE, H/W
3.25
4
4.75
VDS_LVL = 0000b
VDS_LVL = 0001b
VDS_LVL = 0010b
VDS_LVL = 0011b
VDS_LVL = 0100b
VDS_LVL = 0101b
VDS_LVL = 0110b
VDS_LVL = 0111b
VDS_LVL = 1000b
VDS_LVL = 1001b
VDS_LVL = 1010b
VDS_LVL = 1011b
VDS_LVL = 1100b
VDS_LVL = 1101b
VDS_LVL = 1110b
VDS_LVL = 1111b
VDS 六电平输入1
VDS 六电平输入2
VDS 六电平输入3
VDS 六电平输入4
VDS 六电平输入5
VDS 六电平输入6
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.27
0.36
0.45
0.54
0.63
0.9
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
1
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.33
0.44
0.55
0.66
0.77
1.1
VDS 过流保护阈值
SPI 器件
VDS_LVL, SPI
V
1.26
1.8
1.4
2
1.54
2.2
0.04
0.08
0.18
0.45
0.9
0.06
0.10
0.2
0.5
1
0.08
0.12
0.22
0.55
1.1
VDS 过流保护阈值
H/W 器件
VDS_LVL, H/W
V
禁用
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4.9V ≤VPVDD ≤37V,–40°C ≤TJ ≤150°C(除非另有说明)。VPVDD = 13.5V 且TJ = 25°C 时,适用典型限值。
参数
测试条件
最小值
0.75
1.5
典型值
最大值
单位
VDS_DG = 00b
VDS_DG = 01b
VDS_DG = 10b
VDS_DG = 11b
1
2
4
8
1.5
2.5
VDS 过流保护抗尖峰脉冲时间
SPI 器件
tDS_DG, SPI
µs
3.25
7.5
4.75
9
VDS 过流保护抗尖峰脉冲时间
H/W 器件
tDS_DG, H/W
3.25
4
4.75
µs
3
3
上拉电流
下拉电流
IOLD
mA
离线诊断电流源
22
22
10
10
150
20
170
20
50
100
25
VDS_LVL = 1.4V,VPVDD ≤18V
VDS_LVL = 1.4V,VPVDD ≤37V
VDS_LVL = 2V,VPVDD ≤18V
VDS_LVL = 2V,VPVDD ≤37V
TJ 上升
kΩ
kΩ
kΩ
kΩ
°C
°C
°C
°C
ROLD
离线开路负载电阻检测阈值
50
TOTW
THYS
TOTSD
THYS
130
150
170
热警告温度
热警告迟滞
热关断温度
热关断迟滞
190
TJ 上升
6.6 时序要求
最小值
标称值
最大值
单位
tSCLK
100
ns
SCLK 最小周期
tSCLKH
50
50
25
25
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
SCLK 最短高电平时间
SCLK 最短低电平时间
SDI 输入数据设置时间
SDI 输入数据保持时间
SDO 输出数据延迟时间(CL = 20 pF)
nSCS 输入设置时间
tSCLKL
tSU_SDI
tH_SDI
tD_SDO
tSU_nSCS
tH_nSCS
tHI_nSCS
tEN_nSCS
tDIS_nSCS
30
25
25
nSCS 输入保持时间
450
nSCS 最短高电平时间
50
50
启用延迟时间(nSCS 低电平至SDO 有效)
禁用延迟时间(nSCS 高电平至SDO 高阻态)
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6.7 时序图
tHI_nSCS tSU_nSCS
tH_nSCS
nSCS
tCLK
SCLK
tCLKH
tCLKL
X
MSB
LSB
X
SDI
tSU_SDI
tH_SDI
Z
MSB
LSB
Z
SDO
tD_SDO
tDIS_nSCS
tEN_nSCS
图6-1. SPI 时序图
6.8 典型特性
6
5
4
3
2
1
6
VPVDD = 5 V
VPVDD = 13.5 V
VPVDD = 37 V
VDRAIN = 5 V
VDRAIN = 13.5 V
VDRAIN = 37 V
5
4
3
2
1
0
0
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D001
D002
图6-2. PVDD 睡眠电流
图6-3. DRAIN 睡眠电流
1.4
1.3
1.2
1.1
1
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
VPVDD = 5 V
VPVDD = 13.5 V
VPVDD = 37 V
0.9
0.8
0.7
0.6
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D003
D004
图6-4. DVDD 睡眠电流
图6-5. PVDD 运行电流
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180
170
160
150
140
130
120
110
100
2.2
2.15
2.1
VDRAIN = 5 V
VDRAIN = 13.5 V
VDRAIN = 37 V
2.05
2
-40 -20
0
20
40
Junction Temperature (°C)
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
40
Junction Temperature (°C)
60
80 100 120 140 160
D006
D005
图6-7. DVDD 运行电流
图6-6. DRAIN 运行电流
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
1 mA
4 mA
8 mA
16 mA
31 mA
62 mA
1 mA
4 mA
8 mA
16 mA
31 mA
62 mA
0
0
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D007
D008
VPVDD = 13.5V
VPVDD = 13.5V
图6-8. 高侧栅极驱动器拉电流
图6-9. 高侧栅极驱动器灌电流
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
1 mA
4 mA
8 mA
16 mA
31 mA
62 mA
1 mA
4 mA
8 mA
16 mA
31 mA
62 mA
0
0
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D009
D010
VPVDD = 13.5V
VPVDD = 13.5V
图6-10. 低侧栅极驱动器拉电流
图6-11. 低侧栅极驱动器灌电流
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7 详细说明
7.1 概述
DRV8705-Q1 是一款集成式 H 桥智能栅极驱动器,适用于有刷直流电机应用。此器件具有两个半桥栅极驱动器,
能够驱动高侧和低侧 N 沟道功率 MOSFET。DRV8705-Q1 可使用集成式倍增电荷泵(针对高侧)和线性稳压器
(针对低侧)生成合适的栅极驱动电压。此栅极驱动器支持高达 62 mA 的峰值栅极驱动拉电流和 62 mA 的峰值
栅极驱动灌电流。此器件支持4.9V 至37V 的宽工作电源电压范围。
DRV8705-Q1 基于智能栅极驱动架构(SGD),可降低系统成本并提高可靠性。SGD 架构可优化死区时间以避免出
现击穿问题,通过可调栅极驱动电流并使用 MOSFET 压摆率控制方法灵活地降低电磁干扰 (EMI),而且可通过
VDS 和 VGS 监控器来防止漏源极和栅极短路问题。强下拉电路有助于防止 dV/dt 栅极寄生耦合的发生。可通过可
调输出栅极驱动器控制外部 MOSFET 转换。栅极驱动器峰值拉电流可配置为 0.5 mA 至 62 mA 之间的值。栅极
驱动器峰值灌电流可配置为0.5 mA 至62 mA 之间的值。
DRV8705-Q1 可使用 3.3V 或 5V 外部控制器 (MCU) 运行。专用的 DVDD 引脚允许为器件数字内核提供外部电
源,并且数字输出以控制器 I/O 电压为基准。它通过 SPI 总线与外部控制器进行通信,从而管理配置设置和诊断
反馈。此器件还具有一个 AREF 引脚,允许将分流放大器基准电压关联到外部控制器 ADC 的基准电压。分流放
大器输出也被钳位到AREF 引脚电压,从而保护控制器的输入免受过电压尖峰的影响。
DRV8705-Q1 具有一系列诊断和保护特性,用于在运行前监控系统的状态并防止系统运行期间出现故障。此类功
能包括适用于电源和电荷泵的欠压和过压监控、适用于外部 MOSFET 的 VDS 过流和 VGS 栅极故障监控、离线开
路负载和短路检测,以及内部热警告和热关断保护功能。电流分流放大器可用于监控系统的负载电流。
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7.2 功能方框图
VBAT
PVDD
VCP
Power Supplies
VCP
VBAT
DRAIN
1 µF
VDRAIN
VCP
GHx
≥ 10 …F 0.1 …F
Doubler
Charge
Pump
CPH
CPL
HS
VDS
VGS
SHx
0.1 µF
VGVDD
VGVDD
VDS
GLx
Regulator
LS
VCC
DVDD
GND
VGS
VDVDD
SLx
1 …F
Gate Driver
VDVDD
DRVOFF
nSLEEP
IN1/EN
nHIZ1
VDVDD
VAREF
SP
SN
Digital
Core
+
-
Control
Inputs
VAREF
Ref/k
IN2/PH
nHIZ2
SO
Blank
S&H
VCC
AREF
VAREF
Control
VDVDD
0.1 …F
VDVDD
nSCS
SCLK
SDI
Configure
Diagnostic
Protection
AGND
VCC
Shunt Amplifier
RnFAULT
SPI
nFAULT
SDO
图7-1. DRV8705S-Q1 功能方框图
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VBAT
PVDD
VCP
Power Supplies
VCP
VBAT
DRAIN
GHx
1 µF
≥ 10 …F 0.1 …F
VDRAIN
VCP
Doubler
Charge
Pump
CPH
CPL
HS
VDS
VGS
SHx
GLx
SLx
0.1 µF
VGVDD
VGVDD
VDS
Regulator
LS
VCC
DVDD
GND
VGS
VDVDD
1 …F
Gate Driver
VDVDD
DRVOFF
nSLEEP
IN1/EN
nHIZ1
VDVDD
VAREF
SP
SN
Digital
Core
+
-
Control
Inputs
VAREF
Ref/k
IN2/PH
nHIZ2
SO
VCC
0.1 …F
AREF
VAREF
Control
VDVDD
GAIN
VDS
Configure
Diagnostic
Protection
AGND
4-Level
6-Level
6-Level
4-Level
VCC
Shunt Amplifier
RnFAULT
IDRIVE
MODE
nFAULT
图7-2. DRV8705H-Q1 功能方框图
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7.3 特性说明
7.3.1 外部元件
表7-1 列出了推荐用于此器件的外部元件。
表7-1. 推荐的外部元件
引脚1
引脚2
元件
推荐
CPVDD1
PVDD
GND
GND
0.1 µF、低ESR、PVDD 额定的陶瓷电容器。
大于或等于10 µF、PVDD 额定的局部大容量电容
器。
CPVDD2
PVDD
(1)
CDVDD
DVDD
AREF
VCP
GND
GND
1.0 μF、6.3V、低ESR 陶瓷电容器
0.1 μF、6.3V、低ESR 陶瓷电容器
1 μF、16V、低ESR 陶瓷电容器
0.1 µF、低ESR、PVDD 额定的陶瓷电容器
上拉电阻器,IOD ≤5 mA
(1)
CAREF
CVCP
CFLY
PVDD
CPL
CPH
RnFAULT
VCC(2)
nFAULT
(1) 建议使用局部旁路电容器来降低外部低压电源的噪声。如果另一个旁路电容器靠近用于外部低压电源
的器件,并且电源上的噪声很小,则可以选择移除该元件。
(2) VCC 不是器件上的引脚,而是外部低压电源上的引脚。
7.3.2 器件接口类型
DRV8705-Q1 系列器件支持两种不同的接口模式(SPI 和硬件模式),使终端应用的设计更灵活或简单。这两种
接口模式共享相同的四个引脚,以在不同的版本之间实现引脚对引脚兼容。因此,应用设计人员可以使用一个接
口版本进行评估,然后只需对其设计进行极少的修改即可切换到另一个版本。
7.3.2.1 串行外设接口(SPI)
SPI 器件型号支持串行通信总线,从而在外部控制器与 DRV8705-Q1 之间进行数据的发送和接收。因此,外部控
制器可配置器件设置并读取详细的故障信息。该接口是一种使用SCLK、SDI、SDO 和nSCS 引脚的四线接口。
• nSCS 引脚是片选输入引脚。此引脚上的逻辑低电平信号可支持SPI 通信。
• SCLK 引脚是一个输入引脚,它接受时钟信号以确定何时在SDI 和SDO 上捕获和传播数据。
• SDI 引脚是数据输入引脚。
• SDO 引脚是数据输出引脚。SDO 引脚使用以DVDD 输入为基准的推挽式输出结构。
更多有关SPI 的信息,请参阅SPI 接口一节。
7.3.2.2 硬件(H/W)
硬件接口器件将四个SPI 引脚转换为四个可通过电阻配置的输入,即GAIN、VDS、IDRIVE 和MODE。这样,应
用设计人员可通过将引脚连接为逻辑高电平或逻辑低电平,或使用简单的上拉或下拉电阻,对常用的器件设置进
行配置。因此,外部控制器不再需要SPI 总线。一般故障信息仍可通过nFAULT 引脚获得。
硬件接口设置在器件上电时锁存,可通过以下方式重新配置:使用 nSLEEP 引脚将器件置于睡眠模式,更改设
置,然后通过nSLEEP 重新启用器件。
• GAIN 引脚可配置电流分流放大器增益。
• VDS 引脚可配置VDS 过流监控器的电压阈值。
• IDRIVE 引脚可配置栅极驱动电流强度。
• MODE 引脚可配置PWM 输入控制模式。
更多有关硬件接口的信息,请参阅引脚图一节。
7.3.3 输入PWM 模式
DRV8705-Q1 具有多种输入 PWM 模式,可支持不同的控制方案和输出负载配置。栅极驱动器输出可以通过
IN1/EN、IN2/PH 和 nHIZx 输入引脚进行控制。对于 SPI 器件型号,也可以通过 S_IN1/EN、S_IN2/PH 和
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S_nHIZx 寄存器设置来控制输出。PWM 模式通过 SPI 寄存器设置 BRG_MODE(对于 SPI 器件型号)和 MODE
引脚(对于H/W 器件型号)进行设置。下面列出了这些模式以及相关功能说明的其他详细信息。
表7-2. 输入PWM 模式
PWM 模式
节7.3.3.1
SPI 接口(BRG_MODE)
H/W 接口(模式引脚)
1 级
00b
01b (PH/EN)
10b (PWM)
11b
2 级(PH/EN)
3 级(PWM)
4 级
节7.3.3.2
节7.3.3.3
7.3.3.1 半桥控制
在半桥控制中,每个半桥栅极驱动器都可通过相应的 IN1/EN、IN2/PH 和 nHIZx 输入引脚单独进行控制。nHIZx
信号优先于 IN1/EN 和 IN2/PH 信号。对于半桥控制,可参考 INx 标识符。DRV8705-Q1 在内部处理高侧和低侧
开关之间死区时间的生成,以使单个PWM 输入能够控制每个半桥。
DRV8705-Q1 允许通过 nHIZx 引脚将每个半桥栅极驱动器独立设置为高阻态。如果不需要此功能,则应将 nHIZx
引脚连接到DVDD。
在 SPI 器件型号上,IN1/EN、IN2/PH、HIZ1 和 HIZ2 信号也可以通过 SPI 寄存器进行控制。IN1/EN 和 IN2/PH
SPI 控制可以通过 IN1/EN_MODE 和IN2/PH_MODE 寄存器设置进行启用。信号通过 S_IN1/EN 和S_IN2/PH 寄
存器设置进行控制。HIZ1 信号是 nHIZ1 引脚和 S_HIZ1 寄存器设置的逻辑“或”。HIZ2 信号是 nHIZ2 引脚和
S_HIZ2 寄存器设置的逻辑“或”。
表7-3. 半桥控制(BRG_MODE = 00b 或MODE = 1 级)
nHIZx
INx
GHx
GLx
SHx
Z
0
1
1
X
L
L
0
L
H
L
1
H
L
H
Half-Bridge
PWM Control
INx
MCU PWM
MCU GPIO
nHIZx
图7-3. 半桥控制
7.3.3.2 H 桥控制
在H 桥控制中,两个半桥栅极驱动器均可作为H 桥栅极驱动器通过IN1/EN 和IN2/PH 输入引脚进行控制。
H 桥模式有两种输入控制方案,可通过 SPI BRG_MODE 寄存器设置或 H/W MODE 引脚进行配置。PH/EN 模式
允许使用由一个 PWM 信号和一个 GPIO 信号控制的速度/方向类型接口来控制 H 桥。PWM 模式允许使用更高级
的方案来控制 H 桥,该方案通常需要两个 PWM 信号。因此,如有需要,H 桥驱动器可进入四种不同的输出状
态,以获得额外的控制灵活性。
在 PH/EN 和 PWM 模式下,默认的有源续流模式都是低侧有效。SPI 器件型号允许通过 BRG_FW 寄存器设置来
配置续流状态。此设置可用于修改低侧或高侧有源续流之间的桥接。
在H 桥控制模式下,nHIZx 引脚和 S_HIZx 寄存器功能被禁用。nHIZx 引脚可保持断开或连接到GND。H 桥可通
过PWM 控制模式、DRVOFF 引脚或SPI 器件上的EN_DRV 寄存器设置设为高阻态(Hi-Z) 。
表7-4. PH/EN H 桥控制(BRG_MODE = 01b 或MODE = 2 级)
IN1/EN
IN2/PH BRG_FW
GH1
GL1
GH2
GL2
SH1
SH2
说明
0
0
X
X
0b
1b
L
H
L
H
L
L
低侧有源续流
高侧有源续流
H
L
H
L
H
H
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表7-4. PH/EN H 桥控制(BRG_MODE = 01b 或MODE = 2 级) (continued)
IN1/EN
IN2/PH BRG_FW
GH1
GL1
GH2
GL2
SH1
SH2
说明
1
1
0
1
X
X
L
H
H
L
L
H
驱动器SH2 →SH1(反向)
驱动器SH1 →SH2(正向)
H
L
L
H
H
L
H-Bridge
PH/EN
Control
IN1/EN
IN2/PH
MCU PWM
MCU GPIO
图7-4. H 桥PH/EN 控制
表7-5. PWM H 桥控制(BRG_MODE = 10b 或MODE = 3 级)
IN1/EN
IN2/PH BRG_FW
GH1
GL1
GH2
GL2
SH1
SH2
说明
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
X
X
L
L
L
L
Z
Z
二极管续流(滑行)
驱动器SH2 →SH1(反向)
驱动器SH1 →SH2(正向)
低侧有源续流
L
H
H
L
L
H
X
H
L
L
H
H
L
0b
1b
L
H
L
H
L
L
H
L
H
L
H
H
高侧有源续流
H-Bridge
PWM Mode
Control
IN1/EN
IN2/PH
MCU PWM
MCU PWM
图7-5. H 桥PWM 控制
7.3.3.3 分离式HS 和LS 螺线管控制
在分离式 HS 和LS 螺线管控制模式下,只有GH1 和GL2 栅极驱动器输出处于运行状态。GH1 输出通过 IN1/EN
进行控制,而 GL2 输出通过 IN2/PH 进行控制。此模式允许将 H 桥配置为驱动互相对着的高侧和低侧外部
MOSFET 之间的浮动螺线管负载。
在分立式 HS 和LS 控制模式下,nHIZx 引脚和 S_HIZx 寄存器功能被禁用。nHIZx 引脚可保持断开或接地。H 桥
可通过DRVOFF 引脚或SPI 器件上的EN_DRV 寄存器设置设为高阻态(Hi-Z) 。
表7-6. 分离式HS 和LS 控制(BRG_MODE = 11b 或MODE = 4 级)
IN1/EN
IN2/PH
GH1
GL1
GH2
GL2
说明
0
1
X
X
0
1
L
X
非运行
非运行
非运行
非运行
非运行
非运行
非运行
非运行
禁用螺线管
H
X
启用螺线管
X
X
X
L
螺线管PWM 关闭
螺线管PWM 开启
X
H
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GH1
SH1
SH2
GL2
IN1/EN
IN2/PH
MCU GPIO
MCU PWM
Split HS/LS
Control
GL1 and GH2
Disabled
图7-6. 分离式HS 和LS PWM 控制
7.3.4 智能栅极驱动器
DRV8705-Q1 采用先进的可调节浮动智能栅极驱动器架构,可实现出色的 MOSFET 控制和强大的开关性能。
DRV8705-Q1 提供用于压摆率控制的驱动器功能,并具有驱动器状态机,可用于死区时间握手、dV/dt 栅极寄生
耦合预防和MOSFET 栅极故障检测。
智能栅极驱动器核心功能:
• 栅极驱动器功能方框图
• 压摆率控制(IDRIVE)
• 栅极驱动状态机(TDRIVE)
表7-7. 智能栅极驱动器术语说明
核心功能
术语
说明
用于可调MOSFET 压摆率控制的可编程栅极驱动拉电流。使用IDRVP_x 控制寄存器或IDRIVE 引
脚进行配置。
IDRVP
用于可调MOSFET 压摆率控制的可编程栅极驱动灌电流。使用IDRVN_x 控制寄存器或IDRIVE 引
脚进行配置。
IDRVN
IHOLD
非开关期间的固定栅极驱动器保持上拉电流。
非开关期间的固定栅极驱动器强下拉电流。
IDRIVE/TDRIVE
ISTRONG
I
HOLD 或ISTRONG 之前的IDRVP/N 驱动电流持续时间。还提供VGS 和VDS 故障监控消隐周期。使用
tDRIVE
VGS_TDRV_x 控制寄存器进行配置。
tPD
从逻辑控制信号到栅极驱动器输出变化的传播延迟。
tDEAD
高侧和低侧开关转换之间的体二极管导通周期。使用TDEAD_x 控制寄存器进行配置。
7.3.4.1 功能方框图
图7-7 显示了半桥栅极驱动器架构的简要功能方框图。栅极驱动器块提供各种功能以实现MOSFET 控制、反馈和
保护。这些功能包括具有可调驱动电流的互补推挽式高侧和低侧栅极驱动器、控制逻辑电平转换器、VDS 和 VGS
反馈比较器、高侧齐纳钳位以及无源和有源下拉电阻。
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VBAT
DRAIN
Handshaking
+
GS œ
V
High-Side Gate Driver
VVCP VVCP
IDRVP
IHOLD
GHx
SHx
Level
Shifter
ISTRONG
IDRVN
VDRAIN
+
V
V
DS œ
Overcurrent Detector
Handshaking
Digital Core
+
GS œ
Low-Side Gate Driver
VGVDD VGVDD
IDRVP
IHOLD
GLx
Level
Shifter
ISTRONG
IDRVN
SLx
VSHx
+
DS œ
V
GND
Overcurrent Detector
图7-7. 栅极驱动器功能方框图
7.3.4.2 压摆率控制(IDRIVE)
智能栅极驱动架构的IDRIVE 组件实现了可调节的栅极驱动电流控制,可调整外部 MOSFET VDS 压摆率。实现此
目标的方法是为内部栅极驱动器架构实施可调节的上拉(IDRVP) 和下拉(IDRVN) 电流源。
外部 MOSFET VDS 压摆率是用于优化辐射和传导发射、二极管反向恢复、dV/dt 栅极寄生耦合以及半桥开关节点
上的过压或欠压瞬态的关键因素。IDRIVE 的工作原理是,VDS 压摆率主要取决于 MOSFET QGD 或米勒充电区域
中提供的栅极电荷(或栅极电流)的速率。通过让栅极驱动器调节栅极电流,可以有效地控制外部功率 MOSFET
的压摆率。
IDRIVE 允许DRV8705-Q1 通过IDRVP_x 和IDRVN_x SPI 寄存器或H/W 接口器件上的IDRIVE 引脚动态地更改
栅极驱动器电流设置。该器件为拉电流和灌电流提供了介于0.5 mA 和62 mA 范围之间的 16 种设置值,如表7-8
所示。在 tDRIVE 持续时间内可使用峰值栅极驱动电流。在 MOSFET 进行开关并且 tDRIVE 持续时间结束后,对于
上拉的拉电流,栅极驱动器将切换到保持电流(IHOLD),以便在短路条件下限制输出电流,并提高驱动器的效率。
表7-8. IDRIVE 拉电流(IDRVP) 和灌电流(IDRVN
)
IDRVP_x/IDRVN_x
拉电流/灌电流(mA)
0000b
0.5
1
0001b
0010b
2
0011b
3
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表7-8. IDRIVE 拉电流(IDRVP) 和灌电流(IDRVN
(continued)
)
IDRVP_x/IDRVN_x
拉电流/灌电流(mA)
0100b
4
0101b
6
0110b
8
0111b
12
16
20
24
28
31
40
48
62
1000b
1001b
1010b
1011b
1100b
1101b
1110b
1111b
7.3.4.3 栅极驱动状态机(TDRIVE)
智能栅极驱动架构的TDRIVE 元件是一个集成的栅极驱动状态机,可提供自动死区时间插入、dV/dt 栅极寄生耦合
预防和MOSFET 栅极故障检测等功能。
TDRIVE 状态机的第一个作用是自动死区时间握手。死区时间是外部高侧和低侧MOSFET 开关期间体二极管导通
的一段时间,旨在防止发生任何跨导或击穿。DRV8705-Q1 使用 VGS 监控器来实施断路,然后通过测量外部
MOSFET VGS 电压来确定正确启用外部 MOSFET 的时间,从而建立死区时间方案。该方案使栅极驱动器能够针
对系统变化(例如温度漂移、老化、电压波动和外部 MOSFET 参数变化)来调整死区时间。如有需要,可插入一
个额外的固定数字死区时间(tDEAD_D),并可通过SPI 寄存器对其进行调整。
第二个作用侧重于防止dV/dt 栅极电荷寄生耦合。为实现这一点,每当半桥中相反状态的MOSFET 开关时可启用
栅极强下拉电流 (ISTRONG)。当半桥开关节点快速转换时,使用此功能可以消除耦合到外部 MOSFET 栅极中的寄
生电荷。
第三个作用是实施栅极故障检测方案以检测栅极电压问题。这个方案用于检测引脚对引脚的焊接缺陷、MOSFET
栅极故障或者栅极卡在高电压或低电压的情况。为此,需使用 VGS 监控器在 tDRIVE 时间结束后测量栅极电压。如
果栅极电压没有达到适当的阈值,栅极驱动器将报告相应的故障情况。为确保不会检测到伪故障,应选择比
MOSFET 栅极充放电所需时间更长的 tDRIVE 时间。tDRIVE 时间不会影响 PWM 最小持续时间,如果收到另一个
PWM 命令,此时间将提前终止。
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VINx
VGSHx
IGHx
tPD
tPD
VGS_LVL
tGS_HS_DG + tDEAD
tDEAD_D
tDRIVE
IHOLD
IHOLD
IDRIVEP
IDRIVEN
ISTRONG
VGS_LVL
tGS_HS_DG + tDEAD
tDEAD_D
VGSLx
tDRIVE
IHOLD
IDRIVEP
IGLx
IDRIVEN
ISTRONG
ISTRONG
VSHx
图7-8. TDRIVE 状态机
7.3.5 倍增(单级)电荷泵
外部 MOSFET 的高侧栅极驱动电压是使用倍增电荷泵产生的,而该电荷泵采用 PVDD 电压电源输入端运行。该
电荷泵使高侧栅极驱动器能够在宽输入电源电压范围内相对于源极电压适当地偏置外部N 沟道MOSFET。电荷泵
输出经过调节可保持相对于 VPVDD 的固定电压,并支持15 mA 的平均输出电流能力。电荷泵会受到持续监控以确
定是否发生欠压事件,从而防止MOSFET 出现驱动不足的情况。
电荷泵会被调节到 PVDD 引脚电压,因此该器件不支持 PVDD 和 DRAIN 引脚之间过大的电压差,这些电压差应
该受到限制。
电荷泵需要在 PVDD 和 VCP 引脚之间放置一个低 ESR、1 µF、16V 陶瓷电容器(推荐使用 X5R 或 X7R)作为
储能电容器。此外,还需要在CPH 和CPL 引脚之间放置一个低 ESR、100 nF、PVDD 额定的陶瓷电容器(推荐
使用X5R 或X7R)作为飞跨电容器。
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PVDD
PVDD
VCP
1 …F
CPH
PVDD
Charge
Pump
Control
100 nF
CPL
图7-9. 电荷泵架构
7.3.6 低侧差分电流分流放大器
DRV8705-Q1 集成了一个高性能的低侧双向电流分流放大器,可在外部半桥中使用分流电阻进行电流测量。通常
会通过测量电流来实施过流保护、外部扭矩控制或通过外部控制器进行换向。电流分流放大器具有如下特性:可
编程增益、单向和双向支持、输出消隐和采样保持开关,以及可通过专用电压基准引脚 (AREF) 来设置放大器输
出的中点偏置电压。图7-10 中显示了一个简化版方框图。SP 应连接到分流电阻的正极端子,SN 应连接到分流电
阻的负极端子。如果未使用放大器,则 AREF、SN、SP 输入可连接到 AGND,AGND 可连接到 PCB GND,而
SO 输出可保持悬空。
AREF
-
RREF1
+
RREF2
RGAIN
AGND
SPx
RIN
+
SOx
Blank
IL
RSHUNT
S&H
-
SNx
RIN
RGAIN
图7-10. 放大器简化版方框图
放大器可通过 AREF 引脚产生输出电压偏置。AREF 引脚连接到分压器网络、缓冲器,然后设置差分放大器的输
出电压偏置。在SPI 器件型号上,可通过 CSA_GAIN 寄存器设置来配置增益,并通过 CSA_DIV 来配置参考分压
比。在H/W 器件型号上,参考分压比固定为VAREF / 2。需要通过GAIN 引脚来配置增益。
最后,放大器具有输出消隐或采样保持开关。只有 SPI 器件型号具有该特性。输出开关可在 PWM 开关期间用于
断开放大器输出以降低输出噪声(消隐),如果在高侧或低侧配置中使用了分流器,该开关还可在电机制动期间
用于保持输出值(采样保持)。可通过 CSA_BLK_SEL 寄存器设置将消隐电路设为在有源半桥(半桥 1 或半桥
2)上触发。可通过 CSA_BLK 寄存器设置来配置消隐周期。可通过 CSA_SH_EN 寄存器设置来启用采样保持电
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路。运行时,只要驱动器进入高侧或低侧制动状态,便会触发采样保持。为了利用消隐或采样保持功能,需要通
过一个输出保持电容器在放大器断开连接时稳定其输出。通常建议将该电容器置于 RC 滤波器配置中的串联电阻
之后,以限制直接在放大器输出端看到的直接电容。
VINx
tBLK
tBLK
VGSHx
tBLK
tBLK
VGSLx
IOUT
tBLK
VSO
图7-11. DRV8705-Q1 放大器消隐示例
图 7-11 显示了放大器消隐功能的一个示例。此功能可用于在开关转换期间将放大器输出设置为高阻态,但在默认
情况下不需要此功能。如果在 PWM 开关转换期间由于宽共模摆幅或接地漂移而产生噪声并干扰了放大器输出,
则此功能会很有用。 如图所示,在 GHx 或 GLx 上进行转换后,消隐功能会将放大器输出禁用一段时间。该时间
段取决于通过CSA_BLK 寄存器设置进行配置的tBLK 设置。
VEN
VGSL1
VGSL2
IOUT
tS&H
tS&H
VSO
图7-12. DRV8705-Q1 放大器采样保持示例
图7-12 显示了放大器采样保持功能的一个示例。当电流在H 桥中再循环时,可使用此功能将放大器输出设置为高
阻态,但在默认情况下不需要此功能。如果分流电阻配置在 H 桥的低侧或高侧,在电流再循环期间电流信息丢失
的情况下,此功能会很有用。如图所示,由于输出电容器将保持充电状态,采样保持功能将使放大器输出保持先
前的状态。当H 桥退出再循环状态时,放大器将恢复正常运行。
7.3.7 引脚图
本节介绍了所有数字输入和输出引脚的I/O 结构。
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7.3.7.1 逻辑电平输入引脚(DRVOFF,IN1/EN,IN2/PH,nHIZx,nSLEEP,nSCS,SCLK,SDI)
DVDD
RPD
图7-13. 输入引脚结构
DVDD
DVDD
RPU
图7-14. 输入引脚结构(nSCS)
7.3.7.2 逻辑电平推挽输出(SDO)
DVDD
图7-15. 推挽输出结构(SDO)
7.3.7.3 逻辑电平开漏输出(nFAULT)
DVDD
RPU
图7-16. 开漏输出结构(nFAULT)
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7.3.7.4 四电平输入(GAIN)
+
DVDD
DVDD
œ
RPU
RQPU
+
œ
RPD
RQPD
+
œ
图7-17. 四电平输入结构(GAIN,MODE)
7.3.7.5 六电平输入(IDRIVE,VDS)
+
œ
+
DVDD
DVDD
œ
RPU
RSPU
+
œ
RPD
RSPD
+
œ
+
œ
图7-18. 六电平输入结构(IDRIVE,VDS)
7.3.8 保护和诊断
7.3.8.1 栅极驱动器禁用和启用(DRVOFF 和EN_DRV)
DRV8705-Q1 通过DRVOFF 引脚禁用专用驱动器。对DRVOFF 进行置位后,无论引脚或SPI 输入如何,都将启
用栅极驱动器下拉。
在SPI 器件型号上,EN_DRV 功能用于受控的上电序列。器件上电后,栅极驱动器保持禁用状态,直到EN_DRV
寄存器位被置位。这样便可以让系统在启用栅极驱动器之前上电并执行配置序列。H/W 器件不具有此功能,驱动
器将在上电后自动启用。
7.3.8.2 故障复位(CLR_FLT)
DRV8705-Q1 提供了特定序列来清除驱动器的故障条件并恢复运行。此功能通过 CLR_FLT 寄存器位提供。若要
清除故障报告,必须在故障条件消失后对 CLR_FLT 寄存器位进行置位。置位后,驱动器将清除故障并复位
CLR_FLT 寄存器位。该功能仅适用于 SPI 器件型号。在 H/W 器件型号上,一旦该条件消失,所有故障都将自动
恢复。
7.3.8.3 DVDD 逻辑电源上电复位(DVDD_POR)
在任何时候,如果 DVDD 引脚上的输入逻辑电源电压低于 VDVDD_POR 阈值的时间超过 tDVDD_POR_DG 时间,或
nSLEEP 引脚被置为低电平,则器件会进入其非运行状态,从而禁用栅极驱动器、电荷泵和保护监控器。当
DVDD 欠压条件消失或 nSLEEP 引脚被置位为高电平后,器件将恢复正常运行。在 DVDD 上电复位 (POR) 之
后,POR 寄存器位会被置位,直到发出CLR_FLT。
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7.3.8.4 PVDD 电源欠压监控器(PVDD_UV)
在任何时候,如果 PVDD 引脚上的电源电压低于 VPVDD_UV 阈值的时间超过 tPVDD_UV_DG 时间,则 DRV8705-Q1
会检测到 PVDD 欠压条件。检测到欠压条件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,禁用电荷泵,并且 nFAULT 引脚、
FAULT 寄存器位和PVDD_UV 寄存器位会被置位。
在 SPI 器件型号上,PVDD 欠压监控器可以在通过 PVDD_UV_MODE 寄存器设置进行设定的两种不同模式下执
行恢复。
• 锁存故障模式:欠压条件消失后,仍会锁存故障状态且电荷泵保持禁用状态,直到发出CLR_FLT。
• 自动恢复模式:欠压条件消失后,nFAULT 引脚和FAULT 寄存器位将自动清零,且电荷泵将自动重新启用。
在发出CLR_FLT 之前,PVDD_UV 寄存器位将保持锁存状态。
在H/W 器件型号上,PVDD 欠压监控器将固定为自动恢复模式。
7.3.8.5 PVDD 电源过压监控器(PVDD_OV)
如果 PVDD 引脚上的电源电压高于 VPVDD_OV 阈值的时间超过 tPVDD_OV_DG 时间,则 DRV8705-Q1 会检测到
PVDD 过压条件,并根据 PVDD_OV_MODE 寄存器设置执行相应的操作。过压阈值和抗尖峰脉冲时间可通过
PVDD_OV_LVL 和PVDD_OV_DG 寄存器设置进行调整。
在 SPI 器件型号上,PVDD 过压监控器可以在通过 PVDD_OV_MODE 寄存器设置进行设定的四种不同模式下执
行响应和恢复。
• 锁存故障模式:检测到过压条件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和
PVDD_OV 寄存器位会被置位。过压条件消失后,仍会锁存故障状态,直到发出CLR_FLT。
• 自动恢复模式:检测到过压条件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和
PVDD_OV 寄存器位会被置位。过压条件消失后,nFAULT 引脚和FAULT 寄存器位将自动清零,驱动器将自
动重新启用。在发出CLR_FLT 之前,PVDD_OV 寄存器位将保持锁存状态。
• 仅警告报告模式:在WARN 和PVDD_OV 寄存器位中报告PVDD 过压条件。器件不会执行任何操作。在发出
CLR_FLT 之前,警告将保持锁存状态。
• 禁用模式:PVDD 过压监控器被禁用,不会响应或报告。
在H/W 器件型号上,PVDD 过压监控器被禁用。
7.3.8.6 VCP 电荷泵欠压锁定(VCP_UV)
在任何时候,如果VCP 引脚上的电压低于VVCP_UV 阈值的时间超过tVCP_UV_DG 时间,则DRV8705-Q1 会检测到
VCP 欠压条件。检测到欠压条件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且 nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和
VCP_UV 寄存器位会被置位。欠压阈值可通过VCP_UV_LVL 寄存器设置进行调整。
在SPI 器件型号上,VCP 欠压监控器可以在通过VCP_UV_MODE 寄存器设置进行设定的两种不同模式下执行恢
复。
• 锁存故障模式:此外,会在锁存故障模式下禁用电荷泵。欠压条件消失后,仍会锁存故障状态且电荷泵保持禁
用状态,直到发出CLR_FLT。
• 自动恢复模式:欠压条件消失后,nFAULT 引脚和FAULT 寄存器位将自动清零,驱动器将自动重新启用。在
发出CLR_FLT 之前,VCP_UV 寄存器位将保持锁存状态。
在H/W 器件型号上,VCP 欠压监控器将固定为自动恢复模式,且阈值固定为2V。
7.3.8.7 MOSFET VDS 过流保护(VDS_OCP)
如果 VDS 过流比较器上的电压高于 VDS_LVL 的时间超过 tDS_DG 时间,则 DRV8705-Q1 会检测到 VDS 过流条件。
电压阈值和抗尖峰脉冲时间可通过 VDS_LVL 和 VDS_DG 寄存器设置进行调整。此外,在独立半桥和分离式
HS/LS PWM 控制(BRG_MODE = 00b、11b)中,可将器件配置为禁用所有半桥,或仅通过 VDS_IND 寄存器
设置来禁用发生了故障的相关半桥。
在 SPI 器件型号上,VDS 过流监控器可以在通过 VDS_MODE 寄存器设置进行设定的四种不同模式下执行响应和
恢复。
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• 锁存故障模式:检测到过流事件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和相
关的VDS 寄存器位会被置位。过流事件消失后,仍会锁存故障状态,直到发出CLR_FLT。
• 逐周期模式:检测到过流事件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和相关
的VDS 寄存器位会被置位。下一个PWM 输入将清除nFAULT 引脚和FAULT 寄存器位,并自动重新启用驱动
器。相关的VDS 寄存器位将保持置位状态,直到发出CLR_FLT。
• 仅警告报告模式:在WARN 和相关VDS 寄存器位中报告过流事件。器件不会执行任何操作。在发出
CLR_FLT 之前,警告将保持锁存状态。
• 禁用模式:VDS 过流监控器被禁用,不会响应或报告。
在H/W 器件型号上,VDS 过流模式固定为逐周期,tVDS_DG 固定为 4 µs。对于独立半桥和分离式 HS/LS PWM 控
制模式,会自动启用独立半桥关断功能。此外,可通过VDS 引脚多电平输入电平6 来禁用VDS 过流保护功能。
当发生 VDS 过流故障时,可配置栅极下拉电流,以便增加或减少禁用外部 MOSFET 的时间。这有助于避免在大
电流短路条件下关断速度过慢的问题。此设置通过 SPI 器件上的 VDS_IDRVN 寄存器设置进行配置。在硬件器件
上,此设置自动匹配已设定的IDRVN 电流。
7.3.8.8 栅极驱动器故障(VGS_GDF)
如果 VGS 电压越过 VGS_LVL 比较器电平的时间未超过 tDRIVE 时间,则 DRV8705-Q1 会检测到 VGS 栅极故障条
件。此外,在独立半桥和分离式 HS/LS PWM 控制(BRG_MODE = 00b、11b)中,可将器件配置为禁用所有半
桥,或仅通过VGS_IND 寄存器设置来禁用发生了栅极故障的相关半桥。
在 SPI 器件型号上,VGS 栅极故障监控器可以在通过 VGS_MODE 寄存器设置进行设定的四种不同模式下执行响
应和恢复。
• 锁存故障模式:检测到栅极故障事件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位
和相关的VGS 寄存器位会被置位。栅极故障事件消失后,仍会锁存故障状态,直到发出CLR_FLT。
• 逐周期模式:检测到栅极故障事件后,将启用栅极驱动器下拉电阻,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和
相关的VGS 寄存器位会被置位。下一个PWM 输入将清除nFAULT 引脚和FAULT 寄存器位,并自动重新启用
驱动器。相关的VGS 寄存器位将保持置位状态,直到发出CLR_FLT。
• 仅警告报告模式:在WARN 和相关VGS 寄存器位中报告过流事件。器件不会执行任何操作。在发出
CLR_FLT 之前,警告将保持锁存状态。
• 禁用模式:VGS 栅极故障监控器被禁用,不会响应或报告。
在 H/W 器件型号上,VGS 栅极故障模式固定为逐周期,tDRIVE 固定为 4 µs。对于独立半桥和分离式 HS/LS PWM
控制模式,会自动启用独立半桥关断功能。此外,可通过 VDS 引脚多电平输入电平 6 来禁用 VGS 栅极故障保护
功能。
7.3.8.9 热警告(OTW)
如果裸片温度超过 TOTW 热警告阈值,则 DRV8705-Q1 会检测到过热警告并对 WARN 和 OTW 寄存器位进行置
位。过热条件消失后,WARN 和OTW 寄存器位将保持置位状态,直到发出CLR_FLT。
在H/W 器件型号上,不会检测或报告过热警告。
7.3.8.10 热关断(OTSD)
如果裸片温度超过TOTSD 热关断阈值,则DRV8705-Q1 会检测到过热故障。检测到过热故障后,将启用栅极驱动
器下拉电阻,禁用电荷泵,并且nFAULT 引脚、FAULT 寄存器位和OTSD 寄存器位会被置位。过热条件消失后,
仍会锁存故障状态,直到发出CLR_FLT。
在H/W 器件型号上,过热条件消失后,nFAULT 引脚将自动清零,且驱动器和电荷泵将自动重新启用。
7.3.8.11 离线短路和开路负载检测(OOL 和OSC)
该器件提供了必要的硬件来对外部功率MOSFET 和负载执行离线短路和开路负载诊断。这是通过连接到外部半桥
开关节点的 SHx 引脚上的集成上拉和下拉电流源来实现的。离线诊断由 OLSC_CTRL 寄存器中的相关寄存器位
进行控制。首先,需要通过 OLSC_EN 寄存器设置来启用离线诊断模式。然后,可通过 PD_SHx 和 PU_SHx 寄
存器设置来启用各个电流源。
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将通过内部 VDS 比较器持续监控 SHx 引脚上的电压。在诊断状态期间,VDS 比较器将在 SPI 寄存器内在相关
VDS 寄存器状态位中报告SHx 引脚节点上的实时电压反馈。
在启用离线诊断之前,建议通过 EN_DRV 寄存器设置将外部MOSFET 半桥置于禁用状态。此外,应将 VDS 比较
器阈值(VDS_LVL) 调整为1V 或更高,确保有足够的余量用于内部阻断二极管正向压降。
H/W 器件型号不具备此特性。
若要正确执行离线诊断序列,应遵循以下步骤。
• 将EN_DRV 控制寄存器设置为0b 以禁用输出驱动器。
• 将OLSC_EN 控制寄存器设置为1b 以启用离线诊断。
• 相应地启用PD_SHx 和PU_SHx 控制寄存器。
• 回读VDS_x 状态寄存器以确定输出状态。
• 禁用PD_SHx 和PD_SHx 控制寄存器。
• 将OLSC_EN 控制寄存器设置为0b 以禁用离线诊断。
• 将EN_DRV 控制寄存器设置为1b 以再次启用输出驱动器。
DRAIN
DRAIN
DRV
DRV8
PU_SHx
PU_SHy
GHx
GHy
VDS
VDS
SHx
SHy
BDC
PD_SHx
PD_SHy
VDS
VDS
GLx
GLy
PGND/SLx
PGND/SLy
图7-19. 离线诊断
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7.3.8.12 故障检测和响应汇总表
表7-9. 故障检测和响应汇
SPI 位
名称
条件
模式
数字内核
电荷泵
栅极驱动器
下拉
电流感测
运行
响应
DRVOFF = 高
电平
禁用驱动器
不适用
不适用
不适用
锁存
运行
运行
禁用
禁用
禁用
运行
运行
不适用
DVDD <
VDVDD_POR
DVDD 上电复
位
半有源
下拉
POR
SPI
复位
运行
运行
运行
运行
禁用
禁用
禁用
运行
运行
半有源
下拉
nFAULT,SPI
nFAULT,SPI
nFAULT,SPI
nFAULT,SPI
WARN,SPI
PVDD <
VPVDD_UV
UV,
PVDD_UV
PVDD 欠压
PVDD 过压
半有源
下拉
自动
OV,
PVDD_OV
锁存
下拉
下拉
OV,
PVDD_OV
自动
PVDD >
VPVDD_UV
OV,
PVDD_OV
警告
禁用
锁存
运行
运行
运行
运行
运行
禁用
运行
运行
运行
运行
禁用
不适用
不适用
半有源
下拉
nFAULT,SPI
VCP <
VVCP_UV
UV,
VCP_UV
VCP 欠压
VDS 过流
半有源
下拉
nFAULT,SPI
nFAULT,SPI
自动
锁存
周期
运行
运行
运行
运行
运行
运行
禁用
运行
运行
IVDS_IDRVN
下拉
IVDS_IDRVN
下拉
VDS >
VVDS_LVL
DS_GS,
VDS_X
nFAULT,SPI
WARN,SPI
警告
禁用
锁存
周期
警告
禁用
自动
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
下拉
下拉
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
运行
不适用
nFAULT,SPI
nFAULT,SPI
WARN,SPI
VGS >
VVGS_LVL
DS_GS,
VGS_X
VGS 栅极故
障
不适用
TJ > TOTW
TJ > TOTSD
OT,OTW
OT,OTSD
WARN,SPI
热警告
热关断
半有源
下拉
nFAULT,SPI
锁存
运行
禁用
禁用
VDS_X
VDS_X
MCU
MCU
SPI
SPI
离线开路负载
离线短路
不适用
不适用
运行
运行
运行
运行
下拉
下拉
运行
运行
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7.4 器件功能模式
7.4.1 非运行或睡眠状态
当 nSLEEP 引脚为逻辑低电平或 DVDD 电源低于 VDVDD_POR 阈值时,器件进入低功耗睡眠状态以减少器件的静
态电流消耗。在这种状态下,除了 nSLEEP 引脚上的低功耗监控器外,所有主要功能块都被禁用。此情况下会为
外部MOSFET 栅极提供无源栅极下拉电阻,使MOSFET 保持在关断状态。
7.4.2 待机状态
当 nSLEEP 引脚为逻辑高电平且 DVDD 输入已超过 VDVDD_POR 阈值时,器件将在经过 tWAKE 延迟时间后进入上
电待机状态。数字内核和 SPI 通信将处于运行状态,但电荷泵和栅极驱动器将保持禁用状态,直到 PVDD 输入超
过VPVDD_UV 阈值。在这种状态下,可以对SPI 寄存器进行编程并报告故障,但不能进行栅极驱动器操作。
7.4.3 运行状态
当 nSLEEP 引脚为逻辑高电平,DVDD 输入已超过 VDVDD_POR 阈值,并且 PVDD 输入已超过 VPVDD_UV 阈值
时,器件将进入完全运行状态。在这种状态下,除了栅极驱动器外,所有主要功能块都处于运行状态。必须通过
EN_DRV 寄存器位启用栅极驱动器,然后才能进入完全运行状态。
对于H/W 器件型号,器件将在运行状态下自动启用驱动器。
7.5 编程
7.5.1 SPI 接口
SPI 总线用于为 DRV8705-Q1 器件设置器件配置、工作参数,以及读取诊断信息。SPI 在从模式下运行,并连接
到主控制器。SPI 输入数据 (SDI) 字中包含一个 16 位的字(包括一条 8 位命令和 8 位数据)。SPI 输出数据
(SDO) 字中包含状态指示位,然后是正在访问的寄存器数据(对于读取命令)或者是空值(对于写入命令)。图
7-20 展示了MCU 和SPI 从驱动器之间的数据序列。
nSCS
A1
S1
D1
R1
SDI
SDO
图7-20. SPI 数据帧
有效帧必须满足以下条件:
• 当nSCS 引脚从高电平转换为低电平,以及从低电平转换为高电平时,SCLK 引脚应该为低电平。
• 在字之间,nSCS 引脚应被拉为高电平。
• 当nSCS 引脚被拉为高电平时,SCLK 和SDI 引脚上的任何信号都将被忽略,并且SDO 引脚处于高阻态。
• 数据会在SCLK 下降沿被捕捉,并在SCLK 上升沿传播。
• 最高有效位(MSB) 最先移入和移出。
• 必须历经完整的16 个SCLK 周期,事务才有效。
• 如果发送到SDI 引脚的数据字少于16 位或多于16 位,则会发生帧错误并且数据字会被忽略。
7.5.2 SPI 格式
SDI 输入数据的字长为16 位,包含以下格式:
• 1 个读/写位,W(位B14)
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• 6 个地址位,A(位B13 到B8)
• 8 个数据位,D(位B7 到B0)
SDO 输出数据的字长为16 位,IC 状态寄存器占前8 位。报告字是所访问的寄存器的内容。
对于写命令(W0 = 0),响应字由故障状态指示位及随后的8 个空位组成。
对于读命令(W0 = 1),响应字由故障状态指示位及随后寄存器中目前正在读取的数据组成。
表7-10. SDI 输入数据字格式
读/写
B14
W0
地址
数据
B15
0
B13
A5
B12
A4
B11
A3
B10
A2
B9
A1
B8
A0
B7
B6
D6
B5
D5
B4
D4
B3
D3
B2
D2
B1
D1
B0
D0
位
D7
数据
表7-11. SDO 输出数据字格式
IC 状态
报告
B15
1
B14
1
B13
B12
B11
B10
UV
B9
B8
B7
D7
B6
D6
B5
D5
B4
D4
B3
D3
B2
D2
B1
D1
B0
D0
位
DS_G
S
FAULT WARN
OV
OT
数据
7.5.3 用于连接多个从器件的SPI 接口
将多个 DRV8705-Q1 器件连接到主控制器时,可以使用或不使用菊花链。如果在不使用菊花链的情况下要将
“n”个DRV8705-Q1 器件连接到主控制器,则必须针对nSCS 引脚利用来自主控制器的“n”个I/O 资源,如图
7-21 所示。然而,如果使用菊花链配置,则可利用单条nSCS 线路来连接多个DRV8705-Q1 器件图7-22 。
DRV8x
DRV8x
SCLK
SDI
SCLK
SDI
Master Controller
Master Controller
SPI
Communication
SPI
Communication
SDO
nSCS
SDO
nSCS
CS1
MCLK
MO
CS
MCLK
MO
SPI
Communication
SPI
Communication
DRV8x
DRV8x
MI
MI
SCLK
SDI
SCLK
SDI
CS2
SPI
SPI
SDO
nSCS
SDO
nSCS
Communication
Communication
图7-21. 不使用菊花链时的SPI 操作
图7-22. 使用菊花链时的SPI 操作
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7.5.3.1 用于连接菊花链中多个从器件的SPI 接口
当多个器件与同一个 MCU 进行通信时,可以采用菊花链配置连接 DRV8705-Q1 器件,以节省 GPIO 端口。图
7-23 显示了3 个器件串行连接时的拓扑以及相应的波形。
SDO2
SDI3
SDO3
M-SDI
M-SDO
SDI1
SDO1
SDI2
M-SDO
SDI1
SDI2
SDI2
SDO3
SDO2
SDO1
M-nSCS
M-SCLK
M-SDI
nSCS
SDI1
HDR1
HDR2
HDR1
S1
A3
A2
A1
A2
A3
D3
R1
R2
R3
D2
D3
R1
R2
D1
D2
D3
R1
SDO1
SDI2
S1
S2
S3
HDR2
HDR1
S1
A3
SDO2
SDI3
HDR2
HDR1
SDO3
S2
HDR2
All Address
Bytes Reach
Destination
All Address
Bytes Reach
Destination
Status
Response Here
Reads
Execute Here
Writes
Execute Here
图7-23. 菊花链SPI 操作
如上所示菊花链中的第一个器件按以下格式从主控制器接收数据。请查看图7-23 中的SDI1
• 2 字节的标头
• 3 字节的地址
• 3 字节的数据
通过菊花链发送数据后,主控制器会按以下格式接收数据。请查看图7-23 中的SDO3
• 3 字节的状态
• 2 字节的标头(应与控制器发送的信息相同)
• 3 字节的报告
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标头字节包含有关链中连接的器件数量的信息,以及一个全局清除故障命令,该命令将在芯片选择(nSCS) 信号的
上升沿清除所有器件的故障寄存器。N5 至 N0 是 6 位,专用于显示菊花链中器件的数量,如图 7-24 所示。每个
菊花链最多可串行连接63 个器件。
HDR2 寄存器的 5 个LSB 是不用考虑位,MCU 可以使用这些位来确定菊花链连接的完整性。对于两个 MSB,标
头字节必须以1 和0 开头。
1
0
N5
N4
N3
N2
N1
N0
HDR1
Number of Devices in the Chain
(Up to 26 œ 1 = 63)
1
0
CLR
X
X
X
X
X
HDR2
Don‘t Care
1 = Global FAULT Clear
0 = Don‘t Care
图7-24. 标头位
状态字节提供了菊花链中每个器件的故障状态寄存器的相关信息,如图7-25 所示。因此,主控制器不必启动读取
命令即可从任何特定器件读取故障状态。这样可以减少控制器读取命令的数量,并使系统更有效地确定器件中标
记的故障条件。
Header Bytes (HDR)
HDR1
1
1
0
0
N5
N4
X
N3
X
N2
X
N1
X
N0
X
HDR2
CLR
OV
A1
D1
OT
A0
D0
Status Byte (SX)
Address Byte (AX)
Data Byte (AX)
WARN
A4
DS_GS
A3
UV
A2
D2
1
0
FAULT
A5
1
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
图7-25. 菊花链读取寄存器
当数据通过器件时,它通过计算接收到的状态字节数(后跟第一个标头字节)来确定自身在链中的位置。例如,
在这种包含 3 个器件的配置中,菊花链中的器件2 会先接收两个状态字节,然后再依次接收HDR1 字节和 HDR2
字节。
根据两个状态字节,器件可以确定其位于链中的第二个位置,而通过 HDR2 字节,器件可以确定链中连接的器件
数量。这样,器件只加载缓冲区中的相关地址和数据字节,并绕过其他位。该协议可实现更快的通信,而不会因
为链中连接多达63 个器件而增加系统延迟。
对于单器件连接,地址和数据字节保持不变。上图中显示的报告字节(R1 到R3)是所访问的寄存器的内容。
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nSCS
SCLK
SDI
X
Z
MSB
MSB
LSB
LSB
X
Z
SDO
Capture
Point
Propagate
Point
图7-26. SPI 从器件时序图
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7.6 寄存器映射
下表列出了该器件的存储器映射寄存器。未列出的所有寄存器地址都应视为保留的存储单元,并且不应修改寄存
器内容。关于保留的存储单元的说明仅供参考。
表7-12. 寄存器映射
7
6
5
4
3
2
1
0
名称
类型
R
地址
0h
1h
2h
3h
4h
5h
6h
7h
8h
9h
Ah
Bh
IC_STAT_1
SPI_OK
VGS_H1
PVDD_UV
POR
FAULT
VGS_H2
VCP_UV
WARN
VGS_L2
OTW
DS_GS
VDS_H1
OTSD
UV
OV
OT
VGS_VDS_STAT
IC_STAT_2
VGS_L1
PVDD_OV
VDS_L1
RSVD
VDS_H2
SCLK_FLT
VDS_L2
ADDR_FLT
R
R
RSVD_STAT
IC_CTRL
RSVD
IN1/EN_MODE IN2/PH_MODE
BRG_FW
R
EN_DRV
SSC_DIS
LOCK
CLR_FLT
S_HIZ2
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
BRG_CTRL
DRV_CTRL_1
DRV_CTRL_2
DRV_CTRL_3
VDS_CTRL_1
VDS_CTRL_2
OLSC_CTRL
VGS_HS_DIS
BRG_MODE
IDRVP_HS
S_IN1/EN
S_IN2/PH
S_HIZ1
IDRVN_HS
IDRVN_LS
VGS_TDEAD
VDS_IDRVN
IDRVP_LS
VGS_MODE
VDS_MODE
VGS_TDRV
VDS_DG
VGS_IND
VDS_IND
VGS_LVL
VDS_LS_LVL
VDS_HS_LVL
RSVD
PVDD_OV_MODE
OLSC_EN
PVDD_OV_DG
CSA_BLK
PU_SH1
PD_SH1
PVDD_OV_LVL
CSA_DIV
PU_SH2
PD_SH2
PVDD_UV_MO
DE
VCP_UV_MOD
E
UVOV_CTRL
CSA_CTRL
VCP_UV_LVL
R/W
R/W
Ch
Dh
CSA_SH_EN CSA_BLK_SEL
CSA_GAIN
7.6.1 状态寄存器
表 7-13 列出了状态寄存器的存储器映射寄存器。表 7-13 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的位置,
并且不应修改寄存器内容。
表7-13. 状态寄存器
寄存器名称
地址
首字母缩写词
节
0h
IC_STAT_1
IC 状态寄存器1
VGS 和VDS 状态寄存器
IC 状态寄存器2
保留
转到
转到
转到
转到
1h
2h
3h
VGS_VDS_STAT
IC_STAT_2
RSVD_STAT
复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表7-14 显示了适用于此部分中访问类型的代码。
表7-14. 状态访问类型代码
访问类型
读取类型
R
代码
说明
R
读取
复位或默认值
-n
复位后的值或默认值
7.6.1.1 IC_STAT_1 寄存器(地址= 0h)[复位= 80h]
IC_STAT_1 如图7-27 所示,并在表7-15 中进行了说明。
返回汇总表。
状态寄存器以及主要的IC 故障位
图7-27. IC_STAT_1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
SPI_OK
R-1b
POR
R-1b
FAULT
R-0b
WARN
R-0b
DS_GS
R-0b
UV
OV
OT
R-0b
R-0b
R-0b
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图7-27. IC_STAT_1 寄存器(continued)
表7-15. IC_STAT_1 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
SPI_OK
R
1b
未检测到SPI 故障。
0b = 过去的帧中有一个或多个SPI_CLK_FLT 或SPI_ADR_FLT。
1b = 未检测到SPI 故障。
6
POR
R
1b
表明存在上电复位条件。
0b = 未检测到上电复位条件。
1b = 检测到上电复位条件。
5
4
3
2
1
0
FAULT
WARN
DS_GS
UV
R
R
R
R
R
R
0b
0b
0b
0b
0b
0b
故障指示器。对应nFAULT 引脚。
警告指示器。
VDS 和VGS 指示器的逻辑“或”。
欠压指示器。
OV
过压指示器。
OT
OTW 和OTSD 指示器的逻辑“或”。
7.6.1.2 VGS_VDS_STAT 寄存器(地址= 1h)[复位= 0h]
VGS_VDS_STAT 如图7-28 所示,并在表7-16 中进行了说明。
返回汇总表。
状态寄存器以及VGS 和VDS 故障位
图7-28. VGS_VDS_STAT 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
VGS_H1
R-0b
VGS_L1
R-0b
VGS_H2
R-0b
VGS_L2
R-0b
VDS_H1
R-0b
VDS_L1
R-0b
VDS_H2
R-0b
VDS_L2
R-0b
表7-16. VGS_VDS_STAT 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
VGS_H1
VGS_L1
VGS_H2
VGS_L2
VDS_H1
VDS_L1
VDS_H2
VDS_L2
R
0b
表明高侧1 MOSFET 上存在VGS 栅极故障。
表明低侧1 MOSFET 上存在VGS 栅极故障。
表明高侧2 MOSFET 上存在VGS 栅极故障。
表明低侧2 MOSFET 上存在VGS 栅极故障。
表明高侧1 MOSFET 上存在VDS 过流故障。
表明低侧1 MOSFET 上存在VDS 过流故障。
表明高侧2 MOSFET 上存在VDS 过流故障。
表明低侧2 MOSFET 上存在VDS 过流故障。
6
5
4
3
2
1
0
R
R
R
R
R
R
R
0b
0b
0b
0b
0b
0b
0b
7.6.1.3 IC_STAT_2 寄存器(地址= 2h)[复位= 10h]
IC_STAT_2 如图7-29 所示,并在表7-17 中进行了说明。
返回汇总表。
状态寄存器以及IC 欠压、过压和SPI 故障位
图7-29. IC_STAT_2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
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图7-29. IC_STAT_2 寄存器(continued)
PVDD_UV
R-0b
PVDD_OV
R-0b
VCP_UV
OTW
OTSD
SCLK_FLT
R-0b
ADDR_FLT
R-0b
保留
R-0b
R-0b
R-0b
R-0b
表7-17. IC_STAT_2 寄存器字段说明
位
字段
PVDD_UV
类型
复位
说明
7
R
0b
表明PVDD 引脚上存在欠压故障。
表明PVDD 引脚上存在过压故障。
表明VCP 引脚上存在欠压故障。
表明过热警告。
6
5
4
3
2
1
0
PVDD_OV
VCP_UV
OTW
R
R
R
R
R
R
R
0b
0b
0b
0b
0b
0b
0b
OTSD
表明过热关断。
保留
保留。
SCLK_FLT
ADDR_FLT
表明SPI 时钟(帧)故障。
显示SPI 地址故障。
7.6.1.4 RSVD_STAT 寄存器(地址= 3h)[复位= 0h]
RSVD_STAT 如图7-30 所示,并在表7-18 中进行了说明。
返回汇总表。
保留状态寄存器
图7-30. RSVD_STAT 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
保留
R-0b
表7-18. RSVD_STAT 寄存器字段说明
位
字段
保留
类型
复位
说明
7-0
R
0b
保留
7.6.2 控制寄存器
表 7-19 列出了控制寄存器的存储器映射寄存器。表 7-19 中未列出的所有寄存器偏移地址都应视为保留的位置,
并且不应修改寄存器内容。
表7-19. 控制寄存器
寄存器名称
地址
首字母缩写词
节
4h
IC_CTRL
IC 控制寄存器
转到
转到
转到
转到
转到
转到
转到
转到
转到
转到
5h
6h
7h
8h
9h
Ah
Bh
Ch
Dh
BRG_CTRL
BRG 控制寄存器
DRV 控制寄存器1
DRV 控制寄存器2
DRV 控制寄存器3
VDS 控制寄存器1
VDS 控制寄存器2
OLSC 控制寄存器
UVOV 控制寄存器
CSA 控制寄存器
DRV_CTRL_1
DRV_CTRL_2
DRV_CTRL_3
VDS_CTRL_1
VDS_CTRL_2
OLSC_CTRL
UVOV_CTRL
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复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表7-20 显示了适用于此部分中访问类型的代码。
表7-20. 控制访问类型代码
访问类型
读取类型
R
代码
说明
R
读取
写入类型
W
W
写入
复位或默认值
-n
复位后的值或默认值
7.6.2.1 IC_CTRL 寄存器(地址= 4h)[复位= 6h]
IC_CTRL 如图7-31 所示,并在表7-21 中进行了说明。
返回汇总表。
用于IC 配置的控制寄存器
图7-31. IC_CTRL 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
EN_DRV
R/W-0b
SSC_DIS
R/W-0b
IN1/EN_MODE IN2/PH_MODE
LOCK
R/W-11b
CLR_FLT
R/W-0b
R/W-0b
R/W-0b
表7-21. IC_CTRL 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
EN_DRV
0b
读/写
启用栅极驱动器位
0b = 忽略驱动器输入,启用栅极驱动器无源下拉电阻。
1b = 栅极驱动器输出由数字输入启用和控制。
6
5
SSC_DIS
0b
0b
0b
11b
0b
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
禁用器件展频时钟
0b = 启用。
1b = 禁用。
IN1/EN_MODE
IN2/PH_MODE
LOCK
IN1/EN 控制模式。
0b = IN1/EN 信号来自IN1/EN 引脚。
1b = IN1/EN 信号来自S_IN1/EN 位。
4
IN2/PH 控制模式。
0b = IN2/PH 信号来自IN2/PH 引脚。
1b = IN2/PH 信号来自S_IN2/PH 位。
3-1
0
锁定和解锁控制寄存器。未列出的位设置无效。
011b = 解锁所有控制寄存器。
110b = 通过忽略除这些位之外的后续写入来锁定控制寄存器。
CLR_FLT
清除锁存故障状态信息。
0b = 默认状态。
1b = 清除故障,完成后复位为0b。
7.6.2.2 BRG_CTRL 寄存器(地址= 5h)[复位= 0h]
BRG_CTRL 如图7-32 所示,并在表7-22 中进行了说明。
返回汇总表。
用于桥接配置和输出控制的控制寄存器
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图7-32. BRG_CTRL 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
VGS_HS_DIS
R/W-0b
BRG_MODE
R/W-0b
BRG_FW
R/W-0b
S_IN1/EN
R/W-0b
S_IN2/PH
R/W-0b
S_HIZ1
R/W-0b
S_HIZ2
R/W-0b
表7-22. BRG_CTRL 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
VGS_HS_DIS
0b
读/写
基于VGS 监控器的死区时间握手。
0b = 启用。
1b = 禁用。基于tDRIVE 和tDEAD 持续时间的栅极驱动转换。
6-5
BRG_MODE
00b
读/写
读/写
H 桥输入控制模式。
00b = 独立半桥输入控制。
01b = PH/EN H 桥输入控制。
10b = PWM H 桥输入控制。
11b = 分离式HS/LS 螺线管输入控制。
4
BRG_FW
0b
H 桥控制续流设置。
0b = 低侧续流。
1b = 高侧续流。
3
2
1
S_IN1/EN
S_IN2/PH
S_HIZ1
0b
0b
0b
读/写
读/写
读/写
用于IN1/EN 输入信号的控制位。通过IN1/EN_MODE 位启用。
用于IN2/PH 输入信号的控制位。通过IN2/PH_MODE 位启用。
用于HIZ1 输入信号的控制位。与nHIZ1 引脚进行逻辑“或”操作。
仅在半桥输入控制模式下有效。
0b = 输出跟随IN1/EN 信号。
1b = 启用栅极驱动器下拉电阻。半桥1 高阻态
0
S_HIZ2
0b
读/写
用于HIZ2 输入信号的控制位。与nHIZ2 引脚进行逻辑“或”操作。
仅在半桥输入控制模式下有效。
0b = 输出跟随IN2/PH 信号。
1b = 启用栅极驱动器下拉电阻。半桥2 高阻态
7.6.2.3 DRV_CTRL_1 寄存器(地址= 6h)[复位= FFh]
DRV_CTRL_1 如图7-33 所示,并在表7-23 中进行了说明。
返回汇总表。
用于DRV 栅极电流配置的控制寄存器
图7-33. DRV_CTRL_1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
IDRVP_HS
R/W-1111b
IDRVN_HS
R/W-1111b
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表7-23. DRV_CTRL_1 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7-4
IDRVP_HS
1111b
读/写
高侧峰值供电上拉电流。
0000b = 0.5mA
0001b = 1mA
0010b = 2mA
0011b = 3mA
0100b = 4mA
0101b = 6mA
0110b = 8mA
0111b = 12mA
1000b = 16mA
1001b = 20mA
1010b = 24mA
1011b = 28mA
1100b = 31mA
1101b = 40mA
1110b = 48mA
1111b = 62mA
3-0
IDRVN_HS
1111b
读/写
高侧峰值受电下拉电流。
0000b = 0.5mA
0001b = 1mA
0010b = 2mA
0011b = 3mA
0100b = 4mA
0101b = 6mA
0110b = 8mA
0111b = 12mA
1000b = 16mA
1001b = 20mA
1010b = 24mA
1011b = 28mA
1100b = 31mA
1101b = 40mA
1110b = 48mA
1111b = 62mA
7.6.2.4 DRV_CTRL_2 寄存器(地址= 7h)[复位= FFh]
DRV_CTRL_2 如图7-34 所示,并在表7-24 中进行了说明。
返回汇总表。
用于DRV 栅极电流配置的控制寄存器
图7-34. DRV_CTRL_2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
IDRVP_LS
R/W-1111b
IDRVN_LS
R/W-1111b
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表7-24. DRV_CTRL_2 寄存器字段说明
位
字段
IDRVP_LS
类型
复位
说明
7-4
1111b
读/写
低侧峰值供电上拉电流。
0000b = 0.5mA
0001b = 1mA
0010b = 2mA
0011b = 3mA
0100b = 4mA
0101b = 6mA
0110b = 8mA
0111b = 12mA
1000b = 16mA
1001b = 20mA
1010b = 24mA
1011b = 28mA
1100b = 31mA
1101b = 40mA
1110b = 48mA
1111b = 62mA
3-0
IDRVN_LS
1111b
读/写
低侧峰值受电下拉电流。
0000b = 0.5mA
0001b = 1mA
0010b = 2mA
0011b = 3mA
0100b = 4mA
0101b = 6mA
0110b = 8mA
0111b = 12mA
1000b = 16mA
1001b = 20mA
1010b = 24mA
1011b = 28mA
1100b = 31mA
1101b = 40mA
1110b = 48mA
1111b = 62mA
7.6.2.5 DRV_CTRL_3 寄存器(地址= 8h)[复位= 20h]
DRV_CTRL_3 如图7-35 所示,并在表7-25 中进行了说明。
返回汇总表。
用于DRV 死区时间、栅极电流驱动时间和VDS 消隐时间的控制寄存器
图7-35. DRV_CTRL_3 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
VGS_MODE
R/W-00b
VGS_TDRV
R/W-10b
VGS_TDEAD
R/W-000b
VGS_IND
R/W-0b
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表7-25. DRV_CTRL_3 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7-6
VGS_MODE
00b
读/写
VGS 栅极故障监控模式。
00b = 锁存故障。
01b = 逐周期。
10b = 仅警告报告。
11b = 禁用。
5-4
3-1
VGS_TDRV
10b
读/写
读/写
VGS 驱动时间和VDS 监控消隐时间。
00b = 96µs
01b = 2µs
10b = 4µs
11b = 8µs
VGS_TDEAD
000b
可插入的数字死区时间。
000b = 0ns
001b = 250ns
010b = 500ns
011b = 750ns
100b = 1000ns
101b = 2000ns
110b = 4000ns
111b = 8000ns
0
VGS_IND
0b
读/写
启用VGS 独立关断模式。BRG_MODE = 00b、11b 时有效。
0b = 禁用。
1b = 启用。VGS 栅极故障只会将相关的半桥关断。
7.6.2.6 VDS_CTRL_1 寄存器(地址= 9h)[复位= 20h]
VDS_CTRL_1 如图7-36 所示,并在表7-26 中进行了说明。
返回汇总表。
用于VDS 过流比较器的控制寄存器
图7-36. VDS_CTRL_1 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
VDS_MODE
R/W-00b
VDS_DG
R/W-10b
VDS_IDRVN
R/W-00b
VGS_LVL
R/W-0b
VDS_IND
R/W-0b
表7-26. VDS_CTRL_1 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7-6
VDS_MODE
00b
读/写
VDS 过流监控模式。
00b = 锁存故障。
01b = 逐周期。
10b = 仅警告报告。
11b = 禁用。
5-4
VDS_DG
10b
读/写
VDS 过流监控抗尖峰脉冲时间。
00b = 1µs
01b = 2µs
10b = 4µs
11b = 8µs
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表7-26. VDS_CTRL_1 寄存器字段说明(continued)
位
字段
类型
复位
说明
3-2
VDS_IDRVN
00b
读/写
V
DS_OCP 故障之后的IDRVN 栅极下拉电流
00b = 已设定的IDRVN
01b = 8mA
10b = 31mA
11b = 62mA
1
0
VGS_LVL
VDS_IND
0b
0b
读/写
读/写
用于死区时间握手和栅极故障检测的VGS 监控阈值。
0b = 1.4V
1b = 1.0 V
启用VDS 独立关断模式。BRG_MODE = 00b、11b 时有效。
0b = 禁用。
1b = 启用。VDS 过流故障只会将相关的半桥关断。
7.6.2.7 VDS_CTRL_2 寄存器(地址= Ah)[复位= DDh]
VDS_CTRL_2 如图7-37 所示,并在表7-27 中进行了说明。
返回汇总表。
用于VDS 阈值电压的控制寄存器
图7-37. VDS_CTRL_2 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
VDS_HS_LVL
R/W-1101b
VDS_LS_LVL
R/W-1101b
表7-27. VDS_CTRL_2 寄存器字段说明
位
字段
VDS_HS_LVL
类型
复位
说明
7-4
1101b
读/写
高侧VDS 过流监控阈值。
0000b = 0.06 V
00001b = 0.08V
0010b = 0.10 V
0011b = 0.12 V
0100b = 0.14 V
0101b = 0.16 V
0110b = 0.18 V
0111b = 0.2 V
1000b = 0.3 V
1001b = 0.4 V
1010b = 0.5 V
1011b = 0.6 V
1100b = 0.7 V
1101b = 1 V
1110b = 1.4 V
1111b = 2 V
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表7-27. VDS_CTRL_2 寄存器字段说明(continued)
位
字段
类型
复位
说明
3-0
VDS_LS_LVL
1101b
读/写
低侧VDS 过流监控阈值。
0000b = 0.06 V
0001b = 0.08 V
0010b = 0.10 V
0011b = 0.12 V
0100b = 0.14 V
0101b = 0.16 V
0110b = 0.18 V
0111b = 0.2 V
1000b = 0.3 V
1001b = 0.4 V
1010b = 0.5 V
1011b = 0.6 V
1100b = 0.7 V
1101b = 1 V
1110b = 1.4 V
1111b = 2 V
7.6.2.8 OLSC_CTRL 寄存器(地址= Bh)[复位= 0h]
OLSC_CTRL 如图7-38 所示,并在表7-28 中进行了说明。
返回汇总表。
离线诊断的控制寄存器。
图7-38. OLSC_CTRL 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
OLSC_EN
R/W-0b
PU_SH1
R/W-0b
PD_SH1
R/W-0b
PU_SH2
R/W-0b
PD_SH2
R/W-0b
保留
R/W-000b
表7-28. OLSC_CTRL 寄存器字段说明
位
字段
保留
类型
读/写
读/写
复位
说明
7-5
4
000b
保留
OLSC_EN
PU_SH1
PD_SH1
PU_SH2
PD_SH2
0b
0b
0b
0b
0b
启用离线开路负载和短路诊断。
0b = 禁用。
1b = VDS 监控器设置为实时电压监控模式并启用诊断电流源。
3
2
1
0
读/写
读/写
读/写
读/写
半桥1 上拉诊断电流源。必须设置OLSC_EN 位才能使用。
0b = 禁用。
1b = 启用。
半桥1 下拉诊断电流源。必须设置OLSC_EN 位才能使用。
0b = 禁用。
1b = 启用。
半桥2 上拉诊断电流源。必须设置OLSC_EN 位才能使用。
0b = 禁用。
1b = 启用。
半桥2 下拉诊断电流源。必须设置OLSC_EN 位才能使用。
0b = 禁用。
1b = 启用。
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7.6.2.9 UVOV_CTRL 寄存器(地址= Ch)[复位= 14h]
UVOV_CTRL 如图7-39 所示,并在表7-29 中进行了说明。
返回汇总表。
用于欠压和过压监控的控制寄存器
图7-39. UVOV_CTRL 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
PVDD_UV_MO
DE
PVDD_OV_MODE
PVDD_OV_DG
R/W-10b
PVDD_OV_LVL VCP_UV_MOD VCP_UV_LVL
E
R/W-0b
R/W-00b
R/W-1b
R/W-0b
R/W-0b
表7-29. UVOV_CTRL 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
PVDD_UV_MODE
0b
读/写
PVDD 电源欠压监控模式。
0b = 锁存故障。
1b = 自动恢复。
6-5
4-3
PVDD_OV_MODE
00b
10b
读/写
PVDD 电源过压监控模式。
00b = 锁存故障。
01b = 自动恢复。
10b = 仅警告报告。
11b = 禁用。
PVDD_OV_DG
读/写
PVDD 电源过压监控抗尖峰脉冲时间。
00b = 1µs
01b = 2µs
10b = 4µs
11b = 8µs
2
1
PVDD_OV_LVL
VCP_UV_MODE
1b
0b
读/写
读/写
PVDD 电源过压监控阈值。
0b = 21.5 V
1b = 28.5 V
VCP 电荷泵欠压监控模式。
0b = 锁存故障。
1b = 自动恢复。
0
VCP_UV_LVL
0b
读/写
VCP 电荷泵欠压监控阈值。
0b = 2.5 V
1b = 5 V
7.6.2.10 CSA_CTRL 寄存器(地址= Dh)[复位= 1h]
CSA_CTRL 如图7-40 所示,并在表7-30 中进行了说明。
返回汇总表。
用于电流分流放大器的控制寄存器
图7-40. CSA_CTRL 寄存器
7
6
5
4
3
2
1
0
CSA_SH_EN CSA_BLK_SEL
R/W-0b R/W-0b
CSA_BLK
R/W-000b
CSA_DIV
R/W-0b
CSA_GAIN
R/W-01b
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表7-30. CSA_CTRL 寄存器字段说明
位
字段
类型
复位
说明
7
CSA_SH_EN
0b
读/写
电流分流放大器采样保持。
0b = 禁用
1b = 启用
6
CSA_BLK_SEL
CSA_BLK
0b
读/写
读/写
电流分流放大器消隐触发源。
0b = 半桥1
1b = 半桥2
5-3
000b
电流分流放大器消隐时间。tDRV 的百分比。
000b = 0%,禁用
001b = 25%
010b = 37.5%
011b = 50%
100b = 62.5%
101b = 75%
110b = 87.5%
111b = 100%
2
CSA_DIV
R/W
R/W
0b
电流分流放大器基准电压分压器。
0b = AREF / 2
1b = AREF / 8
1-0
CSA_GAIN
01b
电流分流放大器增益设置。
00b = 10V/V
01b = 20V/V
10b = 40V/V
11b = 80V/V
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8 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 组件规范,TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户应负责确定各组件
是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计,以确保系统功能正常。
8.1 应用信息
DRV8705-Q1 是一款高度可配置的 H 桥 MOSFET 栅极驱动器,可用于驱动各种不同的输出负载。以下设计示例
将重点说明如何针对不同的应用用例来使用和配置该器件。
8.2 典型应用
DRV8705-Q1 的典型应用是控制外部 MOSFET H 桥以实现双向有刷直流电机控制。下面的图 8-1 显示了一个概
要原理图示例。
DRV8705-Q1
Power and Charge Pump
VPVDD
VBATT
VCC
2
1
29
DVDD
GND
PVDD
Microcontroller
VCC
1 …F
1 …F
30
31
32
Reverse Polarity
Protection
VCP
CPH
CPL
0.1 …F
11
GP-O
nSLEEP
VPVDD
CBULK CBULK
Interface (SPI / HW)
3
4
5
6
nSCS
SCLK
MDO
MDI
nSCS / GAIN
SCLK / VDS
SDI / IDRIVE
SDO / MODE
Gate Driver
DRAIN
28
12
20
21
22
23
GP-O
PWM
PWM
DRVOFF
GH1
SH1
GH1
GH2
GL2
7
8
IN1/EN
nHIZ1
IN2/PH
nHIZ2
GL1
SL1
SH1
SH2
SL2
9
BDC
VCC
10
27
26
25
24
GH2
RPU
SH2
GL2
13
GL1
GP-I
ADC
nFAULT
SL2
SL1
Shunt Amplifier
14
16
17
SO
18
19
VCC
SP
SN
AREF
AGND
RSHUNT
0.1 …F
图8-1. DRV8705-Q1 典型应用
8.2.1 设计要求
表8-1 列出了用于系统设计的一组输入参数示例。
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表8-1. 设计参数示例
设计参数
PVDD 标称电源电压
PVDD 电源电压范围
DVDD/AREF 逻辑电源电压
MOSFET 总栅极电荷
MOSFET 栅漏极电荷
MOSFET 导通电阻
目标输出上升时间
目标输出下降时间
PWM 频率
参考
值
12V
VPVDD
9 至18 V
VCC
QG
3.3V
VGS = 10V 时为30 nC(典型值)
QGD
5 nC(典型值)
4 mΩ
RDS(on)
trise
750 - 1000 ns
250 - 500 ns
20 kHz
tfall
fPWM
IMAX
25 A
最大电机电流
PSHUNT
3W
分流电阻功率容量
8.2.2 详细设计过程
以下几节将介绍栅极驱动器和分流放大器的一些常见设计过程以及如何确定器件功耗。
8.2.2.1 栅极驱动器配置
8.2.2.1.1 VCP 负载计算示例
应确保DRV8705-Q1 电荷泵负载能力可以满足 MOSFET 和 PWM 频率要求。可通过公式 1 所示的简单计算方法
来确认这一点。在典型的H 桥驱动配置中,一次只能开关一个高侧MOSFET。
IVCP (A) = QG (C) x fPWM (Hz) x 正在进行开关的HS FET 数量
(1)
以输入设计参数为例,我们可以通过公式2 证明,在此例中,电荷泵的输出负载能力是足够的。
IVCP = 30 nC x 20 kHz x 1 = 0.6 mA
(2)
8.2.2.1.2 IDRIVE 计算示例
栅极驱动电流强度IDRIVE 的选择依据包括:外部MOSFET 的栅漏电荷,以及开关节点的目标上升和下降时间。对
于给定的 MOSFET,如果选择的 IDRIVE 过低,则 MOSFET 可能无法在配置的 tDRIVE 时间内完全导通或关断,并
且可以断定出现栅极故障。此外,较长的上升和下降时间将导致外部功率MOSFET 中出现更高的开关功率损耗。
建议使用所需的外部MOSFET 和负载在系统中验证这些值,以确定适合的设置。
高侧和低侧外部 MOSFET 的 IDRIVEP 和 IDRIVEN 均可在 SPI 器件型号上独立调整。在硬件接口器件型号上,同时
在IDRIVE 引脚上选择拉电流和灌电流设置。
对于具有已知栅漏电荷 (QGD)、所需上升时间 (trise) 和所需下降时间 (tfall) 的MOSFET,可使用公式3 和公式4 分
别计算IDRIVEP 和IDRIVEN 的近似值。
IDRIVEP = QGD / trise
IDRIVEN = QGD / tfall
(3)
(4)
以输入设计参数为例,我们可以计算IDRIVEP 和IDRIVEN 的近似值。
IDRIVEP_HI = 5nC / 750ns = 6.67mA
IDRIVEP_LO = 5nC / 1000ns = 5mA
(5)
(6)
根据这些计算结果,为IDRIVEP 选择了值6 mA。
IDRIVEN_HI = 5nC / 250ns = 20mA
(7)
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IDRIVEN_LO = 5nC / 500 ns = 10mA
(8)
根据这些计算结果,为IDRIVEN 选择了值16mA。
8.2.2.2 电流分流放大器配置
DRV8705-Q1 差分分流放大器增益和分流电阻值的选择依据包括:动态电流范围、基准电压电源、分流电阻功率
额定值,以及工作温度范围。在分流放大器的双向运行模式下,输出动态范围的近似计算方法如方程式 9 所示。
放大器的输出可从中点基准(VAREF / 2) 摆动到0.25V 或VAREF - 0.25V,具体取决于放大器输入电压的极性。
VSO_BI = (VAREF - 0.25V) - (VAREF / 2)
(9)
如果只需要单向电流感测,则修改放大器基准来扩大输出动态范围,这可通过 CSA_DIV SPI 寄存器设置进行修
改。在此模式下,输出动态范围的近似计算方法如方程式10 所示。
VSO_UNI = (VAREF - 0.25V) - (VAREF / 8)
(10)
根据VAREF = 3.3V,双向或单向感测中动态输出范围的计算如下。
VSO_BI = (3.3V - 0.25V) - (3.3V / 2) = 1.4V
(11)
(12)
VSO_UNI = (3.3V - 0.25V) - (3.3V / 8) = 2.6375V
外部分流电阻值和 DRV8705-Q1 分流放大器增益设置的选择依据包括:可用的动态输出范围、分流电阻功率额定
值,以及需要测量的最大电机电流。分流电阻和放大器增益的精确值由方程式13 和方程式14 得出。
2
RSHUNT < PSHUNT / IMAX
(13)
(14)
AV < VSO / (IMAX x RSHUNT
)
根据VSO = 1.4V、IMAX = 25A 和PSHUNT = 3W,分流电阻和放大器增益值的计算如下。
RSHUNT < 3W / 252 A = 4.8mΩ
(15)
(16)
AV < 1.4V / (25A x 4.8mΩ) = 11.67V/V
根据这些结果,可选择4 mΩ的分流电阻和10 V/V 的放大器增益。
8.2.2.3 功率耗散
在高温运行环境中,估算驱动器内部的自发热可能很重要。若要确定器件的温度,首先必须计算内部功率耗散。
之后,可根据器件封装的热特性来估算相应值。
内部功率耗散具有四个主要分量。
• 高侧驱动器功率耗散(PHS
)
• 低侧驱动器功率耗散(PLS)
• PVDD 电池电源功率耗散(PPVDD
)
• DVDD/AREF 逻辑/基准电源功率耗散(PVCC
)
如下所示,可参考前面的电荷泵负载电流公式来计算 PHS 和 PLS 的近似值。在典型的开关场景中,有 1 个高侧
MOSFET 和1 个低侧MOSFET 正在进行开关。
IHS/LS (A) = QG (C) x fPWM (Hz) x 正在进行开关的FET 数量
(17)
以输入设计参数为例,我们可以计算高侧和低侧驱动器的电流负载。
IHS = 30 nC x 20 kHz x 1 = 0.6 mA
(18)
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ILS = 30 nC x 20 kHz x 1 = 0.6 mA
(19)
基于这些信息,可根据以下公式计算驱动器的功率耗散。计算高侧功率耗散时加入了一个加倍因子来体现电荷泵
中的损耗。
PHS (W) = IHS (A) x VPVDD x 2
PLS (W) = ILS (A) x VPVDD
(20)
(21)
以输入设计参数为例,我们可以计算高侧和低侧驱动器的功率耗散。
PHS (W) = 0.0144 W = 0.6 mA x 12 V x 2
PLS (W) = 0.0072 W = 0.6 mA x 12 V
(22)
(23)
可参考以下公式来计算PPVDD 和PVCC 的近似值。
PPVDD (W) = IPVDD (A) x VPVDD
(24)
(25)
PVCC (W) = (IDVDD (A) x VDVDD) + (IAREF (A) x VAREF
)
以输入设计参数为例,我们可以计算电源的功率耗散。
PPVDD (W) = 0.0024 W = 2 mA x 12 V
(26)
(27)
PVCC (W) = 0.0015 W = (3.5 mA x 3.3 V) + (1 mA x 3.3 V)
最后,若要估算器件结温,可以参考以下公式。
TJUNCTION (°C) = TAMBIENT (°C) + (RθJA (°C/W) x PTOT(W))
(28)
(29)
可以根据先前计算出的功率耗散值和“热性能信息”表中的器件热性能参数来估算器件内部温度。
TJUNCTION (°C) = 105.9 °C = 105 °C + (34.9 °C/W x 0.0255 W)
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9 电源相关建议
9.1 大容量电容
配备合适的局部大容量电容是电动机驱动系统设计中的一项重要因素。 使用更多的大容量电容通常是有益的,但
缺点在于这会增加成本和物理尺寸。
所需的局部大容量电容的电容量取决于多种因素,包括:
• 电机或负载所需的最高电流
• 电源的电容和拉电流能力
• 电源和电机系统之间的寄生电感量
• 可接受的系统电压纹波
• 电机制动方法(如果适用)
电源与电机驱动系统之间的电感限制了电流随着电源而变化的速率。如果局部大容量电容太小,系统会响应电机
电压变化带来的过大的电流需求或转储。当使用足够大的大容量电容时,电机电压保持稳定,并且可以快速提供
大电流。
数据表通常会给出建议的最小值,但需要进行系统级测试来确定大小适中的大容量电容器。
Parasitic Wire
Inductance
Motor Drive System
Power Supply
VBB
+
Motor
Driver
+
œ
GND
Local
Bulk Capacitor
IC Bypass
Capacitor
图9-1. 系统电源寄生效应示例
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10 布局
10.1 布局指南
使用推荐容值为 0.1 µF 的低 ESR 陶瓷旁路电容器将 PVDD 引脚旁路至 GND 引脚。将该电容器放置在尽可能靠
近 PVDD 引脚的位置,并通过较宽的迹线或接地平面连接到 GND 引脚。此外,使用额定电压为 VM 的大容量电
容器将 PVDD 引脚旁路掉。该元件可以是电解电容器。其容值必须至少为 10 µF。如果该电容与外部功率
MOSFET 的大容量电容共享,也是可接受的。
需要额外的大容量电容来旁路掉外部MOSFET 上的大电流路径。放置此大容量电容时应做到尽可能缩短通过外部
MOSFET 的大电流路径的长度。连接金属迹线应尽可能宽,并具有许多连接 PCB 层的过孔。这些做法最大限度
地减少了电感并允许大容量电容器提供大电流。
在 CPL 和 CPH 引脚之间放置一个低 ESR 陶瓷电容器。该电容器的容值应为 0.1 µF,额定电压为 PVDD,类型
为X5R 或X7R。此外,在VCP 和PVDD 引脚之间放置一个低ESR 陶瓷电容器。该电容器的容值应为1 µF,额
定电压为16V,类型为X5R 或X7R。
使用一个容值为 1.0 µF、额定电压为 6.3V 且类型为 X5R 或 X7R 的低 ESR 陶瓷电容器将 DVDD 引脚旁路至
GND 引脚。将此电容器尽可能靠近引脚放置,并尽量缩短从电容器到 GND 引脚的路径。如果另一个旁路电容器
靠近用于外部低压电源的器件,并且电源上的噪声很小,则可以选择移除该元件。
使用一个容值为 0.1 µF、额定电压为 6.3V 且类型为 X5R 或 X7R 的低 ESR 陶瓷电容器将 AREF 引脚旁路至
GND 引脚。将此电容器尽可能靠近引脚放置,并尽量缩短从电容器到 GND 引脚的路径。如果另一个旁路电容器
靠近用于外部低压电源的器件,并且电源上的噪声很小,则可以选择移除该元件。
DRAIN 引脚可以直接短接到 PVDD 引脚。但是,如果器件和外部 MOSFET 之间的距离很大,请使用专用迹线连
接到高侧外部 MOSFET 的漏极公共点。不要将 SLx 引脚直接连接到接地平面,而是应该使用专用迹线将这些引
脚连接到低侧外部MOSFET 的源极。遵循这些建议有助于更准确地感测外部MOSFET 的VDS 以实现过流检测。
最大限度地缩短高侧和低侧栅极驱动器的回路长度。高侧环路是从器件的 GHx 引脚到高侧功率 MOSFET 栅极,
然后沿着高侧 MOSFET 源极返回到 SHx 引脚。低侧环路是从器件的 GLx 引脚到低侧功率 MOSFET 栅极,然后
沿着低侧MOSFET 源极返回到SLx 引脚。
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10.2 布局示例
VBAT
D
D
D
D
G
S
S
S
GND
VBAT
GND
GND
CPVDD
CFLY CVCP
S
S
S
G
D
D
D
D
SL2
OUT2
1
2
3
4
5
6
7
8
GND
DVDD
nSCS
SCLK
SDI
24
23
22
21
20
19
18
17
SL2
SL1
GL1
SH1
GH1
SN
SL
COM
VCC
GND
RSHUNT
Thermal Pad
GND
SDO
SL1
S
S
S
G
D
D
D
D
IN1/EN
nHIZ1
SP
AGND
OUT1
GND
D
D
D
D
GND
G
S
S
S
CAREF
VBAT
VCC
CBULK
图10-1. DRV8705-Q1 布局示例
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11 器件和文档支持
11.1 文档支持
11.1.1 相关文档
请参阅以下相关文档:
• 德州仪器(TI),《了解智能栅极驱动器》应用报告
• 德州仪器(TI),《计算电机驱动器的功耗》应用报告
• 德州仪器(TI),《PowerPAD™ 速成》应用报告
• 德州仪器(TI),《PowerPAD™ 热增强型封装》应用报告
• 德州仪器(TI),电机驱动器电路板布局最佳实践应用报告
11.1.2 接收文档更新通知
要接收文档更新通知,请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册,即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息,请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
11.2 支持资源
TI E2E™ 支持论坛是工程师的重要参考资料,可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解
答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。
链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范,并且不一定反映 TI 的观点;请参阅
TI 的《使用条款》。
11.3 商标
TI E2E™ is a trademark of Texas Instruments.
所有商标均为其各自所有者的财产。
11.4 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序,可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级,大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏,这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.5 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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12 机械、封装和可订购信息
以下页面包含机械、封装和可订购信息。这些信息是指定器件的最新可用数据。数据如有变更,恕不另行通知,
且不会对此文档进行修订。如需获取此数据表的浏览器版本,请查阅左侧的导航栏。
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重要声明和免责声明
TI 提供技术和可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,不保证没
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这些资源可供使用TI 产品进行设计的熟练开发人员使用。您将自行承担以下全部责任:(1) 针对您的应用选择合适的TI 产品,(2) 设计、验
证并测试您的应用,(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他安全、安保或其他要求。这些资源如有变更,恕不另行通知。TI 授权您仅可
将这些资源用于研发本资源所述的TI 产品的应用。严禁对这些资源进行其他复制或展示。您无权使用任何其他TI 知识产权或任何第三方知
识产权。您应全额赔偿因在这些资源的使用中对TI 及其代表造成的任何索赔、损害、成本、损失和债务,TI 对此概不负责。
TI 提供的产品受TI 的销售条款(https:www.ti.com/legal/termsofsale.html) 或ti.com 上其他适用条款/TI 产品随附的其他适用条款的约束。TI
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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29-May-2021
PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
DRV8705HQRHBRQ1
DRV8705SQRHBRQ1
ACTIVE
ACTIVE
VQFN
VQFN
RHB
RHB
32
32
3000 RoHS & Green
3000 RoHS & Green
NIPDAU
Level-2-260C-1 YEAR
Level-2-260C-1 YEAR
-40 to 125
-40 to 125
DRV8705H
DRV8705S
NIPDAU
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
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29-May-2021
Addendum-Page 2
GENERIC PACKAGE VIEW
RHB 32
5 x 5, 0.5 mm pitch
VQFN - 1 mm max height
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
Images above are just a representation of the package family, actual package may vary.
Refer to the product data sheet for package details.
4224745/A
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PACKAGE OUTLINE
RHB0032T
VQFN - 1 mm max height
S
C
A
L
E
3
.
0
0
0
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
5.15
4.85
B
A
PIN 1 INDEX AREA
5.15
4.85
0.13 MIN
(0.15)
SECTION A-A
A
TYPICAL
1.0
0.8
C
SEATING PLANE
0.08 C
0.05
0.00
2X 3.5
(0.2) TYP
3.45 0.1
9
EXPOSED
THERMAL PAD
16
28X 0.5
8
(0.16) TYP
17
A
A
2X
SYMM
33
3.5
0.3
0.2
32X
24
0.1
C A B
C
1
0.05
32
25
PIN 1 ID
(OPTIONAL)
SYMM
0.52
0.32
(0.355)
TYP
32X
4224744/A 01/2019
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. The package thermal pad must be soldered to the printed circuit board for thermal and mechanical performance.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
RHB0032T
VQFN - 1 mm max height
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
(
3.45)
SYMM
32
25
32X (0.62)
1
24
32X (0.25)
(1.475)
28X (0.5)
33
SYMM
(4.78)
(
0.2) TYP
VIA
8
17
(R0.05)
TYP
9
16
(1.475)
(4.78)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE:18X
0.07 MIN
ALL AROUND
0.07 MAX
ALL AROUND
SOLDER MASK
OPENING
METAL EDGE
EXPOSED METAL
EXPOSED
METAL
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK DETAILS
4224744/A 01/2019
NOTES: (continued)
4. This package is designed to be soldered to a thermal pad on the board. For more information, see Texas Instruments literature
number SLUA271 (www.ti.com/lit/slua271).
5. Vias are optional depending on application, refer to device data sheet. If any vias are implemented, refer to their locations shown
on this view. It is recommended that vias under paste be filled, plugged or tented.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
RHB0032T
VQFN - 1 mm max height
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
4X ( 1.49)
(0.845)
(R0.05) TYP
32
25
32X (0.62)
1
24
32X (0.25)
28X (0.5)
(0.845)
SYMM
33
(4.78)
17
8
METAL
TYP
16
9
SYMM
(4.78)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 mm THICK STENCIL
EXPOSED PAD 33:
75% PRINTED SOLDER COVERAGE BY AREA UNDER PACKAGE
SCALE:20X
4224744/A 01/2019
NOTES: (continued)
6. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
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重要声明和免责声明
TI“按原样”提供技术和可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,
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证并测试您的应用,(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他功能安全、信息安全、监管或其他要求。
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您无权使用任何其他 TI 知识产权或任何第三方知识产权。您应全额赔偿因在这些资源的使用中对 TI 及其代表造成的任何索赔、损害、成
本、损失和债务,TI 对此概不负责。
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TI 反对并拒绝您可能提出的任何其他或不同的条款。IMPORTANT NOTICE
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相关型号:
DRV8714-Q1
DRV871x-Q1 Automotive Multi-Channel Smart Half-Bridge Gate Drivers With Wide Common Mode Inline Current Sense Amplifiers
TI
DRV8714-Q1_V01
DRV871x-Q1 Automotive Multi-Channel Smart Half-Bridge Gate Drivers With Wide Common Mode Current Sense Amplifiers
TI
DRV8714-Q1_V02
DRV871x-Q1 Automotive Multi-Channel Smart Half-Bridge Gate Drivers With Wide Common Mode Inline Current Sense Amplifiers
TI
DRV8714-Q1_V03
DRV871x-Q1 Automotive Multi-Channel Smart Half-Bridge Gate Drivers With Wide Common Mode Inline Current Sense Amplifiers
TI
DRV8714-Q1_V04
DRV871x-Q1 Automotive Multi-Channel Smart Half-Bridge Gate Drivers With Wide Common Mode Inline Current Sense Amplifiers
TI
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