DRV8876-Q1 [TI]
具有集成电流感应和电流感应反馈功能的汽车类 40V、3.5A H 桥电机驱动器;
| 型号： | DRV8876-Q1 |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 具有集成电流感应和电流感应反馈功能的汽车类 40V、3.5A H 桥电机驱动器 电机 驱动 驱动器 |
| 文件： | 总40页 (文件大小：2562K) |
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DRV8876-Q1
ZHCSJX2B –AUGUST 2019 –REVISED JANUARY 2021
具有集成电流感测和调节功能的DRV8876-Q1 H 桥电机驱动器
• 电子换挡器调整和锁定
1 特性
3 说明
• 符合面向汽车应用的AEC-Q100 标准：
DRV8876-Q1 是一款具有 N 沟道 H 桥、电荷泵、电流
感测和比例输出、电流调节和保护电路的集成电机驱动
器。电荷泵通过支持 N 沟道 MOSFET 半桥和 100%
占空比驱动来提升效率。该器件系列具有引脚对引脚
RDS(on) 型号，只需对设计进行少量改动即可支持不同
负载。
– 温度等级1：–40°C 至+125°C，TA
• 提供功能安全
– 有助于进行功能安全系统设计的文档
• N 沟道H 桥电机驱动器
– 可驱动一个双向有刷直流电机
– 两个单向有刷直流电机
– 其他电阻和电感负载
IPROPI 引脚上的内部电流镜架构实现电流感测和调
节。这样就无需使用大型电源分流电阻，因而可以节省
电路板面积并降低系统成本。借助IPROPI 电流感测输
出，微控制器可以检测电机失速或负载条件变化。使用
外部电压基准引脚 VREF，这些器件可以在启动和高负
载事件期间调节电机电流，而无需与微控制器进行交
互。
• 4.5V 至37V 工作电压范围
• 引脚对引脚RDS(on) 变型
– DRV8874-Q1：200mΩ（高侧+ 低侧）
– DRV8876-Q1：700mΩ（高侧+ 低侧）
• 高输出电流能力
– DRV8874-Q1：6A 峰值
– DRV8876-Q1：3.5A 峰值
• 集成电流感测和调节
• 成比例电流输出(IPROPI)
• 可选电流调节(IMODE)
低功耗睡眠模式可通过关断大部分内部电路实现超低静
态电流消耗。内部保护功能包括电源欠压锁定、电荷泵
欠压、输出过流和器件过热。故障状态显示在 nFAULT
上。
– 逐周期或固定关断时间
• 可选输入控制模式(PMODE)
在德州仪器 TI.com.cn 上查看完整的有刷电机驱动器产
品系列。
– PH/EN 和PWM H 桥控制模式
– 独立半桥控制模式
器件信息(1)
• 支持1.8V、3.3V 和5V 逻辑输入
• 超低功耗休眠模式
封装尺寸（标称值）
器件型号
封装
DRV8876-Q1
HTSSOP (16)
5.00mm × 4.40mm
– 在VVM = 24V、TJ = 25°C 时，小于1µA
• 适用于低电磁干扰(EMI) 的展频时钟
• 集成保护特性
(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。
– 欠压锁定(UVLO)
4.5 to 37 V
– 电荷泵欠压(CPUV)
– 过流保护(OCP)
DRV887x
nSLEEP
• 自动重试或输出锁闭(IMODE)
– 热关断(TSD)
– 自动故障恢复
Control Inputs
H-Bridge
Motor Driver
nFAULT
– 故障指示器引脚(nFAULT)
Current Sense
IPROPI
IPROPI
2 应用
Protection
• 有刷直流电机
• 伺服电机和传动器
• HVAC 阻尼器
• 警报和压电
简化原理图
• 侧视镜倾斜和折叠
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
www.ti.com，其内容始终优先。TI 不保证翻译的准确性和有效性。在实际设计之前，请务必参考最新版本的英文版本。
English Data Sheet: SLVSDS6
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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 引脚配置和功能................................................................. 3
引脚功能............................................................................3
6 规格................................................................................... 4
6.1 绝对最大额定值...........................................................4
6.2 ESD 等级.................................................................... 4
6.3 建议运行条件.............................................................. 4
6.4 热性能信息..................................................................5
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明............................................................................ 9
7.1 概述.............................................................................9
7.2 功能方框图..................................................................9
7.3 特性说明....................................................................10
7.4 器件功能模式............................................................ 17
8 应用和实现.......................................................................19
8.1 应用信息....................................................................19
8.2 典型应用....................................................................19
9 电源相关建议...................................................................29
9.1 大容量电容................................................................29
10 布局............................................................................... 30
10.1 布局指南..................................................................30
10.2 布局示例..................................................................30
11 器件和文档支持..............................................................31
11.1 文档支持..................................................................31
11.2 接收文档更新通知................................................... 31
11.3 社区资源..................................................................31
11.4 商标.........................................................................31
12 机械、封装和可订购信息...............................................32
4 修订历史记录
Changes from Revision A (August 2019) to Revision B (January 2021)
Page
• 添加了功能安全项目符号.................................................................................................................................... 1
Changes from Revision * (August 2019) to Revision A (June 2020)
Page
• 将器件状态更改为“量产数据”......................................................................................................................... 1
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5 引脚配置和功能
EN/IN1
PH/IN2
nSLEEP
nFAULT
VREF
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
PMODE
GND
CPL
CPH
Thermal
Pad
VCP
IPROPI
IMODE
OUT1
VM
OUT2
PGND
图5-1. DRV8876-Q1 PWP 封装16 引脚HTSSOP（带有外露散热焊盘） 顶视图
引脚功能
引脚
类型(1)
说明
PWP
名称
CPH
CPL
13
14
1
PWR
电荷泵开关节点。在CPH 到CPL 引脚之间连接一个X5R 或X7R、22nF、额定电压为VM
的陶瓷电容器。
PWR
EN/IN1
GND
I
PWR
I
H 桥控制输入。请参阅节7.3.2。内部下拉电阻。
器件接地。连接到系统接地端。
15
7
IMODE
IPROPI
电流调节和过流保护模式。请参阅节7.3.3.2。四电平输入。
模拟电流输出与负载电流成正比。请参阅节7.3.3.1。
6
O
故障指示灯输出。在故障状况期间下拉为低电平。连接一个外部上拉电阻器以执行开漏操作。
请参阅节7.3.4。
nFAULT
nSLEEP
4
3
OD
I
睡眠模式输入。逻辑高电平用于启用器件。逻辑低电平用于进入低功耗睡眠模式。请参阅节
7.4。内部下拉电阻。
OUT1
OUT2
PGND
PH/IN2
PMODE
VCP
8
10
9
O
H 桥输出。连接到电机或其他负载。
O
H 桥输出。连接到电机或其他负载。
PWR
器件电源接地。连接到系统接地端。
2
I
I
H 桥控制输入。请参阅节7.3.2。内部下拉电阻。
H 桥控制输入模式。请参阅节7.3.2。三电平输入。
电荷泵输出。在VCP 到VM 引脚之间连接一个X5R 或X7R、100nF、16V 的陶瓷电容器。
16
12
PWR
4.5V 至37V 电源输入。将一个0.1µF 旁路电容器接地，并连接一个足够大且额定电压为VM
的节9.1。
VM
11
PWR
VREF
PAD
5
I
外部基准电压输入至所设置的内部电流调节极限。请参阅节7.3.3.2。
—
—
散热焊盘。连接到系统接地端。
(1) PWR = 电源，I = 输入，O = 输出，NC = 无连接，OD = 开漏
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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
VM
-0.3
40
0.3
V
电源引脚电压
-0.3
V
V
V
GND、PGND
CPH、VCP
CPL
接地引脚之间的电压差
电荷泵引脚电压
VVM + 7
VVM + 0.3
V
VM –0.3
-0.3
电荷泵低侧引脚电压
EN/IN1、IMODE、nSLEEP、PH/IN2、
PMODE
-0.3
5.75
V
逻辑引脚电压
nFAULT
-0.3
-0.9
5.75
V
V
开漏输出引脚电压
输出引脚电压
VVM + 0.9
OUT1、OUT2
OUT1、OUT2
A
输出引脚电流
受内部限制
-0.3
受内部限制
5.75
V
IPROPI
VREF
比例电流输出引脚电压
-0.3
VVM + 0.3
5.75
V
-0.3
V
基准输入引脚电压
环境温度，TA
结温，TJ
-40
125
°C
°C
°C
-40
-65
150
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。这些仅为压力额定值，并不表明器件在这些额定值下或者任何其它超过
建议工作条件所标明的条件下可正常工作。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。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合AEC Q100-002(1)
充电器件模型(CDM)，符合AEC Q100-011
±2000
±750
±500
V(ESD）
V
静电放电
转角引脚
其他引脚
(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
单位
VVM
VIN
VM
4.5
37
V
V
电源电压
0
0
5.5
100
5.5
5
EN/IN1、MODE、nSLEEP、PH/IN2
逻辑输入电压
PWM 频率
fPWM
VOD
IOD
kHz
V
EN/IN1、PH/IN2
nFAULT
0
开漏上拉电压
开漏输出电流
峰值输出电流
电流感测输出电流
电流限制基准电压
工作环境温度
工作结温
nFAULT
0
mA
A
(1)
IOUT
0
3.5
3
OUT1、OUT2
IPROPI
IIPROPI
VVREF
TA
0
mA
V
VREF
0
3.6
125
150
-40
-40
°C
°C
TJ
(1) 必须遵循功率损耗和热限值
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6.4 热性能信息
DRV8876-Q1
热指标(1)
PWP (HTSSOP)
单位
16 引脚
RθJA
44.3
38.3
20.5
1.0
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
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
20.4
5.0
ΨJB
RθJC(bot)
(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
4.5V ≤VVM ≤37V，–40°C ≤TJ ≤150°C（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
电源（VCP、VM）
0.75
1
5
µA
µA
VVM = 13.5V、nSLEEP = 0V、TJ = 25°C
IVMQ
VM 睡眠模式电流
VM 活动模式电流
nSLEEP = 0V
VVM = 13.5V，nSLEEP = 5V，
EN/IN1 = PH/IN2 = 0V
IVM
3
7
mA
tWAKE
tSLEEP
VVCP
fVCP
1
1
ms
ms
V
VVM > VUVLO、nSLEEP = 5V 至活动模式
nSLEEP = 0V 进入睡眠模式
开通时间
关断时间
5
VCP 相对于VM，VVM = 13.5V
电荷泵稳压器电压
电荷泵开关频率
400
kHz
逻辑电平输入（EN/IN1、PH/IN2、nSLEEP）
VVM < 5V
0
0
0.7
0.8
5.5
VIL
V
输入逻辑低电压
输入逻辑高电压
输入滞后
V
VM ≥5V
VIH
1.5
V
200
50
mV
mV
µA
µA
kΩ
VHYS
nSLEEP
VI = 0V
VI = 5V
至GND
IIL
-5
5
输入逻辑低电平电流
输入逻辑高电流
输入下拉电阻
IIH
50
75
RPD
100
三电平输入(PMODE)
VTIL
0
0.9
0.65
1.1
1.2
5.5
V
V
三电平输入逻辑低电压
4.5 V < VVM < 5.5 V
1.0
1.1
VTIZ
三电平输入高阻抗电压
0.9
5.5V ≤VVM ≤37V
VTIH
ITIL
1.5
V
三电平输入逻辑高电压
三电平输入逻辑低电流
三电平输入高阻抗电流
三电平输入逻辑高电流
三电平下拉电阻
VI = 0V
-32
µA
µA
µA
kΩ
kΩ
–50
-10
ITIZ
VI = 1.1V
VI = 5V
10
ITIH
113
44
150
RTPD
RTPU
至GND
至内部5V
156
三电平上拉电阻
四电平输入(IMODE)
VQI2
RQI2
0
0.45
21.4
V
四电平输入电平1
四电平输入电平2
电压至所设置的四电平1
18.6
20
电阻至GND 至所设置的四电平2
kΩ
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4.5V ≤VVM ≤37V，–40°C ≤TJ ≤150°C（除非另有说明）
参数
测试条件
电阻至GND 至所设置的四电平3
电压至所设置的四电平4
至GND
最小值
典型值
最大值
单位
kΩ
V
RQI3
57.6
62
66.4
5.5
四电平输入电平3
四电平输入电平4
四电平下拉电阻
四电平上拉电阻
VQI4
2.5
RQPD
RQPU
136
68
kΩ
kΩ
至内部5V
开漏输出(nFAULT)
VOL
IOZ
IOD = 5mA
VOD = 5V
0.35
2
V
输出逻辑低电压
输出逻辑高电流
-2
µA
驱动器输出（OUT1、OUT2）
350
525
350
525
0.9
1
420
660
420
660
VVM = 13.5V、IO = 1A、TJ = 25°C
VVM = 13.5V、IO = 1A、TJ = 150°C
VVM = 13.5V、IO = -1A、TJ = 25°C
VVM = 13.5V、IO = -1A、TJ = 150°C
ISD = 1A
mΩ
mΩ
mΩ
mΩ
V
RDS(on)_HS
高侧MOSFET 导通电阻
低侧MOSFET 导通电阻
RDS(on)_LS
VSD
体二极管正向电压
输出上升时间
tRISE
tFALL
µs
VVM = 13.5V，OUTx 上升10% 至90%
VVM = 13.5V，OUTx 下降90% 至10%
1
µs
输出下降时间
EN/IN1，PH/IN2 至OUTx，从OUTx 至
GND 为200Ω
tPD
1.75
750
µs
ns
输入至输出传播延迟
输出死区时间
tDEAD
体二极管导通
电流检测和调节（IPROPI、VREF）
AIPROPI
1000
µA/A
mA
电流镜比例因数
IOUT < 0.15A，
5.5V ≤VVM ≤37V
7.5
5
–7.5
0.15A ≤IOUT < 0.5A，
5.5V ≤VVM ≤37V
-5
(1)
0.5A ≤IOUT ≤2A，5.5V ≤VVM
37V，
–40℃≤TJ < 125℃
≤
≤
AERR
电流镜比例误差
-4
-5
4
5
%
0.5A ≤IOUT ≤2A，5.5V ≤VVM
37V，
125℃≤TJ ≤150℃
tOFF
25
6
µs
µs
µs
µs
电流调节关断时间
电流感测延迟时间
电流调节抗尖峰脉冲时间
电流调节消隐时间
tDELAY
tDEG
1.7
2.7
tBLK
保护电路
4.3
4.2
4.45
4.35
100
10
4.6
4.5
V
V
V
V
VM 上升
VM 下降
VUVLO
电源欠压锁定(UVLO)
VUVLO_HYS
tUVLO
VCPUV
IOCP
mV
µs
V
电源UVLO 迟滞
电源欠压抗尖峰脉冲时间
电荷泵欠压锁定
过流保护跳变点
过流保护抗尖峰脉冲时间
过流保护重试时间
热关断温度
2.25
5.5
3
VCP 相对于VM，VVCP 下降
3.5
A
tOCP
µs
ms
°C
°C
tRETRY
TTSD
2
160
175
20
190
THYS
热关断迟滞
(1) 在低电流下，IPROPI 输出相对于通过低侧功率MOSFET 的IOUT 电流具有固定的偏移量误差。
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EN/IN1 or
PH/IN2
tFALL
tRISE
ttPDt
OUTx (V)
ttBLKt
ttOFFt
ITRIP
OUTx (A)
tDEG
VREF
IPROPI (V)
ttDELAY
t
图6-1. 时序参数图
6.6 典型特性
1.4
1.2
1
2
1.6
1.2
0.8
0.4
0
VVM = 4.5 V
VVM = 13.5 V
VVM = 24 V
VVM = 37 V
0.8
0.6
0.4
0.2
TJ = -40°C
TJ = 25°C
TJ = 85°C
TJ = 125°C
TJ = 150°C
0
0
5
10
15
Supply Voltage (V)
20
25
30
35
40
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D001
D002
图6-2. 睡眠电流(IVMQ) 与电源电压(VVM) 间的关系
图6-3. 睡眠电流(IVMQ) 与结温间的关系
3.5
3.5
TJ = -40°C
TJ = 25°C
TJ = 85°C
TJ = 125°C
TJ = 150°C
3.25
VVM = 4.5 V
VVM = 13.5 V
VVM = 24 V
VVM = 37 V
3.25
3
2.75
2.5
3
2.75
2.5
0
5
10
15
Supply Voltage (V)
20
25
30
35
40
-40 -20
0
20
Junction Temperature (°C)
40
60
80 100 120 140 160
D003
D004
图6-4. 有效电流(IVM) 与电源电压(VVM) 间的关系
图6-5. 有效电流(IVM) 与结温间的关系
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0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
VVM = 4.5 V
VVM = 4.5 V
0.2
VVM = 13.5 V
VVM = 24 V
VVM = 37 V
VVM = 13.5 V
VVM = 24 V
VVM = 37 V
0.1
-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
D005
D006
图6-6. 低侧RDS(on) 与结温间的关系
图6-7. 高侧RDS(on) 与结温间的关系
1100
1100
IOUT = 0.15 A
IOUT = 0.2 A
IOUT = 0.15 A
IOUT = 0.2 A
1080
1080
IOUT = 0.5 A
IOUT = 1 A
IOUT = 2 A
IOUT = 0.5 A
IOUT = 1 A
IOUT = 2 A
1060
1060
1040
1020
1000
980
1040
1020
1000
980
960
960
940
940
920
920
900
900
-40 -20
0
20
40
60
80 100 120 140 160
-40 -20
0
20
40
60
80 100 120 140 160
Junction Temperature (èC)
Junction Temperature (èC)
D007
D008
图6-8. OUT1 电流感测误差与结温间的关系
图6-9. OUT2 电流感测误差与结温间的关系
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7 详细说明
7.1 概述
DRV887x-Q1 系列器件是有刷直流电机驱动器，工作电压介于 4.5V 至 37V 之间，支持广泛的输出负载电流，适
用于各种类型的电机和负载。这些器件集成了一个 H 桥输出功率级，可在通过 PMODE 引脚设置的各种控制模式
下运行。这样即可驱动单个双向有刷直流电机、两个单向有刷直流电机或其他输出负载配置。这些器件集成了一
个电荷泵稳压器，用以支持更高效的高侧 N 沟道 MOSFET 和 100% 占空比运行。这些器件由可直接连接到电池
或直流电源的单一电源输入 (VM) 供电。nSLEEP 引脚提供了一种超低功耗模式，可以在系统不活动期间最大限度
地减少电流消耗。
DRV887x-Q1 系列器件还能够使用低侧功率MOSFET 上的电流镜来集成电流感测输出。IPROPI 引脚提供一个小
电流，该电流与 MOSFET 中的电流成正比。可以使用外部电阻器 (RIPROPI) 将该电流转换为成比例电压。集成的
电流感测功能使 DRV887x-Q1 器件能够利用一个关断时间固定的 PWM 斩波方案来限制输出电流，并为外部控制
器提供负载信息以检测负载或失速条件的变化。集成的电流感测功能即使在关断时间慢速衰减再循环期间也会提
供电流信息，而且无需使用外部电源分流电阻器，因此它的感测性能要优于传统的外部分流电阻器。在电机运行
期间，可以通过VREF 引脚来配置关断时间PWM 电流调节电平，以根据系统的需求限制负载电流。
各种集成保护特性将在出现系统故障时保护器件。这些保护功能包括欠压锁定 (UVLO)、电荷泵欠压 (CPUV)、过
流保护(OCP) 和过热关断(TSD)。故障情况通过nFAULT 引脚指示。
7.2 功能方框图
VM
VM
VM
Gate Driver
VVCP
0.1 …F
VVCP
VCP
CPH
CPL
GND
0.1 …F
VCP
Charge
Pump
HS
OUT1
VDD
0.022 …F
LS
VDD
Internal
Regulator
ISEN1
VM
Power
Digital
Core
Gate Driver
VVCP
nSLEEP
EN/IN1
PH/IN2
HS
OUT2
PGND
VDD
Control
Inputs
LS
PMODE
IMODE
3-Level
VVCC
4-Level
ISEN2
VVCC
RPU
VREF
Fault Output
+
nFAULT
IPROPI
Clamp
œ
ISEN1
ISEN2
IPROPI
Current
Sense
RIPROPI
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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
VM
引脚2
元件
CVM1
推荐
0.1µF、低ESR 陶瓷电容器、额定电压为VM。
节9.1，额定电压为VM。
GND
GND
VM
CVM2
VM
CVCP
VCP
X5R 或X7R、100nF、16V 陶瓷电容器
X5R 或X7R、22nF、额定电压为VM 的陶瓷电容器
请参阅节7.3.3.2。
CFLY
CPH
CPL
RIMODE
RPMODE
RnFAULT
RIPROPI
IMODE
PMODE
VCC
GND
GND
nFAULT
GND
请参阅节7.3.2。
上拉电阻器，IOD ≤5mA
IPROPI
请参阅节7.3.3.1。
7.3.2 控制模式
DRV887x-Q1 系列器件提供了三种模式，支持对 EN/IN1 和 PH/IN2 引脚采用不同的控制方案。通过 PMODE 引
脚选择控制模式：逻辑低电平、逻辑高电平或者设置引脚高阻抗，如表 7-2 中所示。通过 nSLEEP 引脚启用器件
之后，PMODE 引脚状态会被锁存。通过设置nSLEEP 引脚逻辑低电平、等待tSLEEP 时间、更改PMODE 引脚输
入，然后将nSLEEP 引脚恢复为逻辑高电平以启用器件，可以更改PMODE 的状态。
表7-2. PMODE 功能
PMODE 状态
控制模式
节7.3.2.1
节7.3.2.1
节7.3.2.3
PMODE = 逻辑低电平
PMODE = 逻辑高电平
PMODE = 高阻抗
VM
VM
1
2
3
1
2
3
Reverse drive
Forward drive
Slow decay (brake)
High-Z (coast)
Slow decay (brake)
High-Z (coast)
1
1
OUT1
OUT2
OUT1
OUT2
2
3
2
3
Forward
Reverse
图7-1. H 桥状态
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输入端可接受100% 或PWM 驱动模式的静态或脉宽调制(PWM) 电压信号。在应用VM 之前，可以为器件输入引
脚供电而不会出现任何问题。默认情况下，EN/IN1 和 PH/IN2 引脚具有一个内部下拉电阻器，可确保在不存在任
何输入时提供高阻抗输出。
以下部分提供了每种控制模式的真值表。请注意，这些表并未考虑内部电流调节功能。此外，当在半桥的高侧和
低侧MOSFET 之间切换时，DRV887x-Q1 系列器件会自动生成死区时间。
图7-1 介绍了各种H 桥状态的命名和配置。
7.3.2.1 PH/EN 控制模式（PMODE = 逻辑低电平）
如果 PMODE 引脚在加电时处于逻辑低电平状态，器件将锁存至 PH/EN 模式。PH/EN 模式允许根据接口的速度
和方向类型来控制H 桥。表7-3 显示了PH/EN 模式的真值表。
表7-3. PH/EN 控制模式
nSLEEP
EN
X
PH
X
OUT1
OUT2
说明
睡眠（H 桥高阻抗）
制动（低侧慢速衰减）
反向(OUT2 →OUT1)
正向(OUT1 →OUT2)
0
1
1
1
高阻态
高阻态
0
X
L
L
L
H
L
1
0
1
1
H
7.3.2.2 PWM 控制模式（PMODE = 逻辑高电平）
如果 PMODE 引脚在加电时处于逻辑高电平状态，器件将锁存至 PWM 模式。PWM 模式允许 H 桥进入高阻抗状
态，而不会将nSLEEP 引脚设置为逻辑低电平。表7-4 显示了PWM 模式的真值表。
表7-4. PWM 控制模式
nSLEEP
IN1
X
IN2
X
OUT1
OUT2
说明
睡眠（H 桥高阻抗）
滑行（H 桥高阻抗）
反向(OUT2 →OUT1)
正向(OUT1 →OUT2)
制动（低侧慢速衰减）
0
1
1
1
1
高阻态
高阻态
0
0
高阻态
高阻态
0
1
L
H
L
H
L
L
1
0
1
1
7.3.2.3 独立半桥控制模式（PMODE = 高阻抗）
如果 PMODE 引脚在加电时处于高阻抗状态，器件将锁存至独立半桥控制模式。此模式允许直接控制每个半桥，
以支持高侧慢速衰减或者驱动两个独立的负载。表7-5 显示了独立半桥模式的真值表。
在独立半桥控制模式下，仍然可以使用电流感测和反馈功能，但内部电流调节功能会被禁用，因为每个半桥都是
独立运行的。此外，如果两个低侧 MOSFET 在同时传导电流，则经过IPROPI 调节的输出将是电流的总和。请参
阅节7.3.3 了解详情。
表7-5. 独立半桥控制模式
nSLEEP
INx
X
OUTx
Hi-Z
L
说明
0
1
1
睡眠（H 桥高阻抗）
0
OUTx 低侧导通
OUTx 高侧导通
1
H
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7.3.3 电流感测和调节
DRV887x-Q1 系列器件集成了电流感测、调节和反馈功能。这些功能使器件能够在不使用外部感测电阻或感测电
路的情况下感测输出电流，因此减小了系统的尺寸并降低了系统的成本和复杂程度。这样，器件还能够在发生电
机失速或高扭矩事件的情况下限制输出电流，并通过成比例的电流输出为控制器提供关于负载电流的详细反馈。
7.3.3.1 电流感测
IPROPI 引脚会输出与流经 H 桥中的低侧功率 MOSFET 的电流成正比并经过 AIPROPI 调节的模拟电流。可以使用
方程式 1 计算出 IPROPI 输出电流。只有当电流在低侧 MOSFET 中从漏极流向源极时，方程式 1 中的 ILSx 才有
效。如果电流从源极流向漏极，则该通道的 ILSx 值为零。例如，如果电桥处于制动、慢速衰减状态，则 IPROPI
外的电流仅与其中一个低侧MOSFET 中的电流成正比。
IPROPI (μA) = (ILS1 + ILS2) (A) x AIPROPI (μA/A)
(1)
此电流由内部电流镜架构测得，无需使用外部功率感测电阻器。此外，电流镜架构还允许在驱动和制动低侧慢速
衰减期间感测电机绕组电流，从而在典型双向有刷直流电机应用中持续监测电流。在滑行模式下，电流是续流电
流，无法被感测到，原因是电流从源极流向漏极。但是，可以在驱动或慢速衰减模式下短暂重新启用驱动器，并
在再次切换回滑行模式之前测量此电流，从而对电流进行采样。当处于独立的PWM 模式且两个低侧 MOSFET 同
时传导电流时，IPROPI 输出将是这两个低侧MOSFET 电流的总和。
应将IPROPI 引脚连接到外部电阻器 (RIPROPI) 以接地，从而利用IIPROPI 模拟电流输出在IPROPI 引脚上产生一个
成比例电压 (VIPROPI)。这样即可使用标准模数转换器 (ADC) 将负载电流作为 RIPROPI 电阻器两端的压降进行测
量。可以根据应用中的预期负载电流来调节 RIPROPI 电阻器的大小，以利用控制器 ADC 的整个量程。此外，
DRV887x-Q1 器件还采用了一个内部 IPROPI 电压钳位电路，可相对于 VREF 引脚上的 VVREF 限制 VIPROPI，并
在发生输出过流或意外高电流事件时保护外部ADC。
可以使用方程式2 计算对应于输出电流的IPROPI 电压。
VIPROPI (V) = IPROPI (A) x RIPROPI (Ω)
(2)
OUT
ILOAD
Control
Inputs
VREF
+
LS
œ
GND
IPROPI
Clamp
Integrated
Current Sense
IPROPI
IPROPI
RIPROPI
MCU
ADC
+
VPROPI
AIPROPI
œ
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图7-2. 集成电流感测
IPROPI 输出带宽受 DRV887x-Q1 内部电流感测电路感测延迟时间 (tDELAY) 的限制。此时间是指从低侧 MOSFET
启用命令（来自PH/EN 引脚的INx）到IPROPI 输出准备就绪这两个时间点之间的延迟。在H 桥PWM 信号中，
如果器件在驱动和慢速衰减（制动）之间交替切换，则感测电流的低侧 MOSFET 会持续导通，但感测延迟时间对
IPROPI 输出不会产生任何影响。如果 INx 或 PH/EN 引脚上的命令禁用低侧 MOSFET（根据节 7.3.2 中的逻辑
表），则IPROPI 输出将与输入逻辑信号一同禁用。虽然低侧 MOSFET 在根据器件压摆率（在“电气特性”表中
以tRISE 时间表示）禁用时仍可能传导电流，但IPROPI 并不表示此关断时间内低侧MOSFET 中的电流。
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7.3.3.2 电流调节
DRV887x-Q1 系列器件集成了使用固定关断时间或逐周期PWM 电流斩波方案的电流调节功能。可以通过IMODE
四电平输入来选择电流斩波方案。这样，器件还能够在发生电机失速、高扭矩或其他高电流负载事件的情况下限
制输出电流。
可以让引脚浮动（高阻抗）、将引脚连接到 GND 或者在 IMODE 与 GND 之间连接一个电阻器，以设置 IMODE
电平。通过 nSLEEP 引脚启用器件之后，IMODE 引脚状态会被锁存。通过设置 nSLEEP 引脚逻辑低电平、等待
tSLEEP 时间、更改 IMODE 引脚输入，然后将 nSLEEP 引脚恢复为逻辑高电平以启用器件，可以更改 IMODE 的
状态。IMODE 输出也可用于选择器件对过流事件的响应。更多详细信息，请参阅节7.3.4 一节。
可以禁用内部电流调节，方法是将IPROPI 绑定到GND 并将VREF 引脚电压设置为高于 GND 的值（如果不需要
电流反馈）。如果需要电流反馈但不需要电流调节，则需要设置 VVREF 和 RIPROPI，使 VIPROPI 永远不会达到
V
VREF 阈值。为使电流调节电路正常工作，VVREF 必须处于“建议运行条件”表中规定的 VREF 引脚范围内。在
独立半桥控制模式下（PMODE = 高阻抗），内部电流调节功能会自动禁用，因为输出是独立运行的，电流感测和
调节由两个半桥分摊。
表7-6. IMODE 功能
IMODE 功能
nFAULT
响应
IMODE 状态
过流
响应
电流斩波模式
RIMODE = GND
RIMODE = 20kΩ 至GND
RIMODE = 62kΩ 至GND
RIMODE = 高阻抗
四电平1
四电平2
四电平3
四电平4
固定关断时间
逐周期
自动重试
自动重试
输出锁闭
输出锁闭
仅过流
电流斩波和过流
电流斩波和过流
仅过流
逐周期
固定关断时间
可通过 VREF 电压 (VVREF) 与 IPROPI 输出电阻器 (RIPROPI) 设置电流斩波阈值 (ITRIP)。可通过将外部 RIPROPI 电
阻器和VVREF 之间的压降与内部比较器进行比较来执行此操作。
ITRIP (A) x AIPROPI (μA/A) = VVREF (V) / RIPROPI (Ω)
(3)
例如，如果VVREF = 2.5V、RIPROPI = 1500Ω 且AIPROPI = 1000μA/A，则ITRIP 约为1.67A。
当超过 ITRIP 阈值时，输出将根据 IMODE 的设置进入电流斩波模式。ITRIP 比较器既具有消隐时间 (tBLK)，也具有
抗尖峰脉冲时间(tDEG)。内部消隐时间有助于在切换输出时防止电压和电流瞬变影响电流调节。这些瞬变可能由电
机内部或电机端子连接上的电容器引起。内部抗尖峰脉冲时间可确保瞬变条件不会过早触发电流调节。在瞬态条
件超过抗尖峰脉冲时间的某些情况下，在 IPROPI 引脚上靠近 DRV887x-Q1 之处放置一个 10nF 电容器，将有助
于过滤 IPROPI 输出上的瞬变，从而不会过早触发电流调节。电容值可根据需要进行调整，但电容值较大可能会
减慢电流调节电路的响应时间。
“电气特性”表中的 AERR 参数是与 AIPROPI 增益相关的误差。它表示 IOUT 电流中增加的偏移量误差和增益误差
带来的综合影响。
7.3.3.2.1 固定关断时间电流斩波
在固定关断时间模式下，当IOUT 超过ITRIP 之后，H 桥会在 tOFF 持续时间内进入制动/低侧慢速衰减状态（两个低
侧 MOSFET 都导通）。在 tOFF 之后，除非 IOUT 仍然大于 ITRIP，否则会根据控制输入来重新启用输出。如果
I
OUT 仍然大于 ITRIP，H 桥将在 tOFF 持续时间内进入另一段制动/低侧慢速衰减期。如果EN/IN1 或PH/IN2 控制引
脚输入的状态在tOFF 时间内发生变化，则tOFF 时间的剩余部分将被忽略，输出将再次跟随输入。
固定关断时间模式允许在外部控制器不介入的情况下使用简单的电流斩波方案。图 7-3 展示了这种情况。固定关
断时间模式支持 100% 占空比电流调节，因为在 tOFF 持续时间结束后 H 桥会自动启用，而且不需要 EN/IN1 或
PH/IN2 引脚上的新控制输入沿来重置输出。
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ITRIP
IOUT
VOUT
Control
Input
tOFF
tOFF
tOFF
图7-3. 关断时间电流调节
7.3.3.2.2 逐周期电流斩波
在逐周期模式下，当 IOUT 超过 ITRIP 之后，H 桥会进入制动（低侧慢速衰减）状态（两个低侧 MOSFET 都导
通），直到 EN/IN1 或PH/IN2 引脚上出现下一个控制输入沿为止。这样即可通过外部控制器来额外控制电流斩波
方案。图 7-4 展示了这种情况。逐周期模式不支持 100% 占空比电流调节，因为在进入制动（低侧慢速衰减）状
态之后，需要通过新的控制输入沿来将输出复位。
ITRIP
IOUT
VOUT
Control
Input
Re-enable
Re-enable
图7-4. 逐周期电流调节
在逐周期模式下，每当 H 桥进入内部电流斩波状态时，器件都会拉低 nFAULT 引脚电平以表明这种情况。这样即
可确定器件输出何时不同于控制输入或者负载何时达到ITRIP 阈值。这一点如图7-5 中所示。每当器件接收到下一
个控制输入沿以及将输出复位时，都会释放nFAULT。
Control
Input
ITRIP
IOUT
Drive
Decay
Drive Chop Decay
Drive
VOUT
VIPROPI
nFAULT
图7-5. 逐周期电流调节，其中nFAULT 用作电流斩波指示器
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当为电流斩波指示器而拉低 nFAULT 引脚电平时，器件的任何功能不受影响。nFAULT 引脚只用作指示器，器件
会继续正常工作。为了区别器件故障（请参阅节 7.3.4 一节的概述）与电流斩波指示器，可以将 nFAULT 引脚与
控制输入进行比较。电流斩波指示器只会确定控制输入何时要求进入前进或后退状态（图 7-1）。如果 nFAULT
引脚行为偏离图7-5 中所示的操作，则会出现以下情况之一：
• 如果器件发生故障，则会拉低nFAULT 引脚电平以指示故障状况，而不是电流斩波。根据器件故障，即使控制
输入要求进入高阻抗或慢速衰减状态，nFAULT 也可能一直处于低电平。
• 当控制输入从驱动转换为慢速衰减时，nFAULT 引脚将在tBLK 时变为高电平，然后在IOUT > ITRIP 时再次下拉
为低电平。这可能是由于控制输入上的PWM 频率或占空比的关断时间太短，导致IOUT 无法在低于ITRIP 阈值
时发生衰减。图7-6 展示了这种情况的示例。可以在示波器上将条件IOUT > ITRIP 作为VIPROPI > VREF 进行查
看。
通道1 = EN
通道2 = nFAULT
通道4 = IPROPI
通道3 = VREF
图7-6. 当VIPROPI > VVREF 以及EN 引脚处于PH/EN 模式且具有PWM 信号时的nFAULT 引脚
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7.3.4 保护电路
DRV887x-Q1 系列器件可完全防止电源欠压、电荷泵欠压、输出过流和器件过热事件。
7.3.4.1 VM 电源欠压锁定(UVLO)
无论何时，只要 VM 引脚上的电源电压降至欠压锁定阈值电压 (VUVLO) 以下，就会禁用 H 桥中的所有 MOSFET
并将 nFAULT 引脚驱动为低电平。在这种情况下，电荷泵会被禁用。当欠压条件消失且 VM 升至 VUVLO 阈值以上
时，将恢复正常运行。
7.3.4.2 VCP 电荷泵欠压锁定(CPUV)
无论何时，只要 VCP 引脚上的电荷泵电压降至欠压锁定阈值电压 (VCPUV) 以下，就会禁用 H 桥中的所有
MOSFET 并将nFAULT 引脚驱动为低电平。当欠压条件消失且VCP 升至VCPUV 阈值以上时，将恢复正常运行。
7.3.4.3 OUTx 过流保护(OCP)
即使发生了硬短路事件，每个MOSFET 上的模拟电流限制电路也会限制器件输出的峰值电流。
如果输出电流超过过流阈值IOCP 且持续时间超过tOCP，则会禁用H 桥中的所有MOSFET 并将nFAULT 引脚驱动
为低电平。可以通过IMODE 引脚配置过流响应，如表7-6 中所示。
在自动重试模式下，MOSFET 会被禁用，nFAULT 引脚将在 tRETRY 的持续时间内被驱动为低电平。在 tRETRY 之
后，系统会根据 EN/IN1 和 PH/IN2 引脚的状态重新启用 MOSFET。 如果过流条件仍然存在，则会重复此周期，
否则器件将恢复正常运行。
在锁闭模式下，会一直禁用 MOSFET 并将 nFAULT 引脚驱动为低电平，直到通过 nSLEEP 引脚或通过切断 VM
电源重置器件为止。
在节 7.3.2.3 中，OCP 行为略有改动。如果检测到过流事件，将只禁用相应的半桥并将 nFAULT 引脚驱动为低电
平。另一个半桥会继续正常运行。这样，器件就可以在驱动独立的负载时管理独立的故障事件。如果在两个半桥
中都检测到过流事件，将同时禁用两个半桥并将 nFAULT 引脚驱动为低电平。在自动重试模式下，两个半桥共享
同一个过流重试计时器。如果两个半桥先后发生过流事件但 tRETRY 尚未过期，则第一个半桥的重试计时器会重置
为tRETRY；当此重试计时器过期之后，两个半桥将再次同时启用。
7.3.4.4 热关断(TSD)
如果裸片温度超过过热限值TTSD，则会禁用 H 桥中的所有 MOSFET 并将 nFAULT 引脚驱动为低电平。当过热条
件消失且裸片温度降至VTSD 阈值以下时，将恢复正常运行。
7.3.4.5 故障条件汇总
表7-7. 故障条件汇总
故障
条件
报告
H 桥
恢复
CBC 模式且
IOUT > ITRIP
有源
低侧慢速衰减
nFAULT
I
TRIP 指示灯
控制输入沿
VM < VUVLO
nFAULT
nFAULT
VM > VUVLO
VM 欠压锁定(UVLO)
VCP 欠压锁定(CPUV)
禁用
禁用
VCP < VCPUV
VCP > VCPUV
t
RETRY 或复位
IOUT > IOCP
TJ > TTSD
nFAULT
nFAULT
过流(OCP)
禁用
禁用
（由IMODE 设置）
TJ < TTSD - THYS
热关断(TSD)
7.3.5 引脚图
7.3.5.1 逻辑电平输入
图7-7 展示了逻辑电平输入引脚EN/IN1、PH/IN2 和nSLEEP 的输入结构。
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100 kꢀ
图7-7. 逻辑电平输入
7.3.5.2 三电平输入
图7-8 展示了三电平输入引脚PMODE 的输入结构。
5 V
+
156 kꢀ
œ
+
44 kꢀ
œ
图7-8. PMODE 三电平输入
7.3.5.3 四电平输入
图7-9 展示了四电平输入引脚IMODE 的输入结构。
+
œ
5 V
+
68 kꢀ
œ
+
136 kꢀ
œ
图7-9. 四电平输入
7.4 器件功能模式
DRV887x-Q1 系列器件具有多种不同的运行模式，具体情况取决于系统输入。
7.4.1 活动模式
当 VM 引脚上的电源电压超过欠压阈值 VUVLO、nSLEEP 引脚处于逻辑高电平状态且 tWAKE 状态消失之后，器件
将进入活动模式。在此模式下，H 桥、电荷泵和内部逻辑将被激活，器件将准备好接收输入。当器件进入活动模
式之后，将锁存输入控制模式(PMODE) 和电流控制模式(IMODE)。
7.4.2 低功耗睡眠模式
DRV887x-Q1 系列器件支持低功耗模式，以便在驱动器未激活时减少 VM 引脚的电流消耗。可以通过设置
nSLEEP 引脚逻辑低电平并等待 tSLEEP 状态消失来进入此模式。在睡眠模式下，H 桥、电荷泵、内部 5V 稳压器
和内部逻辑都将被禁用。此器件依靠弱下拉电阻来确保持续禁用所有内部 MOSFET。当处于低功耗睡眠模式时，
此器件不会响应除nSLEEP 以外的任何输入。
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7.4.3 故障模式
当遇到故障时，DRV887x-Q1 系列器件会进入故障模式。这样即可为器件和输出负载提供保护。故障模式下的器
件行为取决于故障状况，表 7-7 中提供了相关说明。当满足恢复条件时，器件会退出故障模式并重新进入活动模
式。
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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 元件规格，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户应负责确定元件是
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
DRV887x-Q1 器件系列可用于需要半桥或 H 桥功率级配置的各种应用。常见的应用示例包括有刷直流电机、电磁
阀和制动器。该器件也可以用于驱动很多常见的无源负载，例如 LED、电阻元件、继电器等。以下应用示例将重
点说明如何在需要 H 桥驱动器的双向电流控制应用以及需要两个半桥驱动器的双路单向电流控制应用中使用该器
件。
8.2 典型应用
8.2.1 主要应用
在此主要应用示例中，此器件被配置为使用 H 桥配置，通过一个外部负载（例如有刷直流电机）来驱动双向电
流。H 桥极性和占空比由一个 PWM 以及从外部控制器传输到 EN/IN1 和 PH/IN2 引脚的 IO 资源来控制。通过将
PMODE 引脚绑定到 GND，为 PH/EN 控制模式配置此器件。电流限制阈值 (ITRIP) 由一个外部电阻分压器根据控
制逻辑电源电压 (VCC) 生成。通过将 IMODE 引脚绑定到 GND，为固定关断时间电流调节方案配置此器件。负载
电流由一个来自控制器的ADC 进行监控，以检测RIPROPI 上的电压。
VCC
Controller
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
DRV887x
PWM
EN/IN1
PH/IN2
nSLEEP
nFAULT
VREF
PMODE
GND
CPL
I/O
VCC
0.022 …F
0.1 …F
I/O
10 kꢀ
I/O
CPH
Thermal
Pad
VREF
VM
ADC
VCP
IPROPI
IMODE
OUT1
VM
RIPROPI
0.1 …F CBulk
OUT2
PGND
VCC
RREF1
VREF
RREF2
BDC
图8-1. 典型应用原理图
8.2.1.1 设计要求
表8-1. 设计参数
基准
VM
设计参数
示例值
13.5V
3.3V
电机和驱动器电源电压
控制器电源电压
输出RMS 电流
开关频率
VCC
IRMS
fPWM
ITRIP
0.5A
20kHz
1A
电流调节跳变点
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表8-1. 设计参数(continued)
设计参数
基准
示例值
AIPROPI
RIPROPI
VREF
VADC
RREF1
RREF2
TA
1000µA/A
电流感测比例因数
IPROPI 外部电阻器
电流调节基准电压
控制器ADC 基准电压
VREF 外部电阻器
VREF 外部电阻器
PCB 环境温度
2.5kΩ
2.5V
2.5V
16kΩ
50kΩ
-20 至85°C
150°C
TJ
器件最高结温
RθJA
35°C/W
器件结至环境热阻
8.2.1.2 详细设计过程
8.2.1.2.1 电流感测和调节
DRV887x-Q1 系列器件能够调节和感测输出电流。
可以通过缩放 RIPROPI 电阻器来配置电流感测反馈，以便在控制器 ADC 的动态电压范围内正确感测被降低的来自
IPROPI 的输出电流。这里显示了这种情况的一个示例。
RIPROPI <= VADC / (ITRIP x AIPROPI
)
(4)
(5)
RIPROPI = 2.5kΩ<= 2.5V / (1A x 1000µA/A)
如果 VADC = 2.5V，ITRIP = 1A 且 AIPROPI = 1000µA/A，为尽可能地扩大动态 IPROPI 电压范围，应选择约为 2.5
kΩ的RIPROPI
。
可以根据应用需求来选择 RIPROPI 的精度容差。10%、5%、1%、0.1% 都是有效的容差值。典型的建议值为
1%，这是性能与成本间的最佳权衡。
使用VREF 与RIPROPI 的组合可以配置输出电流调节跳变点 (ITRIP)。此前已计算出RIPROPI，因此AIPROPI 是一个常
量，这样就只需要计算VREF。
VREF = RIPROPI x (ITRIP x AIPROPI
)
(6)
(7)
VREF = 2.5V = 2.5kΩx (1A x 1000µA/A)
如果RIPROPI = 2.5kΩ，ITRIP = 1A 且AIPROPI = 1000µA/A，则应将VREF 设置为2.5V。
可以使用一个简单的电阻分压器（RREF1 和 RREF2），根据控制器电源电压来生成 VREF。通过为 RREF1 选择一个
值并为RREF2 计算所需的值，可以调节电阻器。
8.2.1.2.2 功率耗散和输出电流能力
此器件的输出电流和功率耗散能力在很大程度上取决于PCB 设计和外部系统状况。本节提供了一些用于计算这些
值的指导信息。
此器件的总功率耗散由三个主要部分组成。这三个组成部分是静态电源电流损耗、功率MOSFET 开关损耗和功率
MOSFET RDS(on)（导通）损耗。虽然其他因素可能会造成额外的功率损耗，但与这三个主要因素相比，其他因素
通常并不重要。
PTOT = PVM + PSW + PRDS
(8)
可以根据标称电源电压(VM) 和IVM 活动模式电流规格来计算PVM。
PVM = VM x IVM
(9)
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PVM = 0.054W = 13.5V x 4mA
(10)
可以根据标称电源电压 (VM)、平均输出电流 (IRMS)、开关频率 (fPWM) 以及器件输出上升 (tRISE) 和下降 (tFALL) 时
间规格来计算PSW。
PSW = PSW_RISE + PSW_FALL
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
PSW_RISE = 0.5 x VM x IRMS x tRISE x fPWM
PSW_FALL = 0.5 x VM x IRMS x tFALL x fPWM
PSW_RISE = 0.0675W = 0.5 x 13.5V x 0.5A x 1µs x 20kHz
PSW_FALL = 0.0675W = 0.5 x 13.5V x 0.5A x 1µs x 20kHz
PSW = 0.135W = 0.0675W + 0.0675W
可以根据器件RDS(on) 和平均输出电流(IRMS) 来计算PRDS。
PRDS = IRMS 2 x (RDS(ON)_HS + RDS(ON)_LS
)
(17)
需要注意的是，RDS(ON) 与器件的温度密切相关。可以在“典型特性”曲线中找到一条显示了标称 RDS(on) 和温度
的曲线。假设器件温度为85°C，根据标称温度数据，预计RDS(on) 会增大约1.25 倍。
PRDS = 0.219W = (0.5A)2 x (350mΩx 1.25 + 350mΩx 1.25)
(18)
通过将功率耗散的各个组成部分相加，可以确认预计的功率耗散和器件结温处于设计目标内。
PTOT = PVM + PSW + PRDS
(19)
(20)
PTOT= 0.408W = 0.054W + 0.135W + 0.219W
可以使用 PTOT、器件环境温度 (TA) 和封装热阻 (RθJA) 来计算器件结温。RθJA 的值在很大程度上取决于PCB 设
计以及器件周围的铜散热器。
TJ = (PTOT x RθJA) + TA
(21)
(22)
TJ = 99°C = (0.408W x 35°C/W) + 85°C
应确保器件结温处于指定的工作范围内。也可以通过其他方法根据可用的测量结果来确认器件结温。
可以在节8.2.1.2.3 和节11.1.1 中找到有关电机驱动器电流额定值和功率耗散的其他信息。
8.2.1.2.3 热性能
数据表指定的结至环境热阻 RθJA 主要用于比较各种驱动器或者估算热性能。不过，实际系统性能可能比此值更
好，也可能更差，具体情况取决于 PCB 层叠、布线、过孔数量以及散热焊盘周围的覆铜区。驱动器驱动特定电流
的时间长度也会影响功耗和热性能。本节介绍了如何设计稳态和瞬态温度条件。
本节中的数据是按如下标准仿真得出的：
• 2 层PCB，标准FR4，1oz（35mm 覆铜厚度）或2oz 覆铜厚度。
• 顶层：DRV887x-Q1 HTSSOP 封装尺寸和铜平面散热器。顶层覆铜区在仿真中有所不同。
• 底层：接地平面通过DRV887x-Q1 散热焊盘下方的过孔进行热连接。底层覆铜区随顶层覆铜区而变化。散热
过孔只存在于散热焊盘的下方（栅格形状，1.2mm 间距）。
• 4 层PCB，标准FR4。外侧平面具有1oz（35mm 覆铜厚度）或2oz 覆铜厚度。
• 顶层：DRV887x-Q1 HTSSOP 封装尺寸和铜平面散热器。顶层覆铜区在仿真中有所不同。内侧平面的覆铜厚
度保持在1oz。
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• 中间层1：GND 平面通过散热过孔与DRV887x-Q1 散热焊盘进行热连接。接地平面的面积为74.2mm x
74.2mm。
• 中间层2：电源平面，无热连接。
• 底层：带有小型铜焊盘的信号层，位于DRV887x-Q1 下面，通过来自顶部平面和内部GND 平面的过孔拼接进
行热连接。底层散热焊盘的尺寸与封装相当(5mm x 4.4mm)。虽然顶部铜平面的尺寸并不固定，但底部焊盘的
尺寸保持不变。散热过孔只存在于散热焊盘的下方（栅格形状，1.2mm 间距）。
图8-2 展示了HTSSOP 封装的仿真电路板示例。表8-2 展示了每次仿真时使用的不同板尺寸。
A
Trace 0.22 mm x 34.5 mm
at 0.65-mm pitch
2.46 mm
A
PTH via at 1.2 mm
Drill diameter = 300 ꢀm;
plating = 25 ꢀm
6.0 mm
图8-2. HTSSOP PCB 模型顶层
表8-2. 用于16 引脚PWP 封装的尺寸A
覆铜区(mm2)
尺寸A (mm)
2
4
17.0
22.8
31.0
42.8
8
16
8.2.1.2.3.1 稳态热性能
“稳态”条件假设电机驱动器使用恒定 RMS 电流运行很长一段时间。图 8-3、图 8-4、图 8-5 和图 8-6 展示了
RθJA 和 ΨJB（结至电路板特征参数）的变化，这些变化取决于 HTSSOP 封装的覆铜区、覆铜厚度和 PCB 层
数。覆铜区越大、层数越多、铜平面越厚，RθJA 和ΨJB 就越小，表明PCB 布局的热性能越强。
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50
48
46
44
42
40
38
36
34
32
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
4L 1oz
4L 2oz
4L 1oz
4L 2oz
30
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Top layer copper area (cm2)
Top layer copper area (cm2)
4L_R
4L_P
图8-3. HTSSOP、4 层PCB 结至环境热阻与覆铜区之 图8-4. HTSSOP、4 层PCB 结至电路板特征参数与覆
间的关系 铜区之间的关系
160
140
120
100
80
45
40
35
30
25
20
15
10
2L 1oz
2L 2oz
2L 1oz
2L 2oz
60
40
20
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Top and bottom layer copper area (cm2)
Top and bottom layer copper area (cm2)
2L_R
2L_P
图8-5. HTSSOP、2 层PCB 结至环境热阻与覆铜区之
间的关系
图8-6. HTSSOP、2 层PCB 结至电路板特征参数与覆
铜区之间的关系
8.2.1.2.3.2 瞬态热性能
电机驱动器可能会遇到不同的瞬态驱动条件，导致在短时间内出现大电流。这些条件可能包括
• 电机在转子尚未全速运转的情况下启动。
• 由于其中一个电机输出发生电源短路或接地短路、器件的过流保护功能时断时续而出现故障。
• 短暂为电机或电磁阀加电，然后断电。
对于这些瞬态情况，驱动持续时间是影响热性能的另一个因素。在瞬态情况中，热阻抗参数ZθJA 表示结至环境热
性能。图 8-7 和图 8-8 展示了 HTSSOP 封装的 1oz 和 2oz 覆铜布局的仿真热阻抗。这些图表表明，短电流脉冲
可实现更佳的热性能。对于较短的驱动时间，器件裸片尺寸和封装决定了热性能。对于更长的驱动脉冲，电路板
的布局对热性能的影响更大。这两个图表都展示了随着驱动脉冲持续时间的增加，层数和覆铜区导致的热阻抗分
裂曲线。可以将长脉冲视为稳态性能。
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100
70
50
40
30
20
10
7
5
4
4 cm^2, 4-layer
8 cm^2, 4-layer
16 cm^2, 4-layer
4 cm^2, 2-layer
8 cm^2, 2-layer
16 cm^2, 2-layer
3
2
1
0.7
0.5
0.001 0.002 0.005 0.01 0.02
0.05 0.1
0.2 0.3 0.50.7 1 2
Pulse duration (s)
3
4 5 67810
20 30 50 70100 200300 500 1000
1oz_
图8-7. 1oz 铜布局的HTSSOP 封装结至环境热阻抗
100
70
50
40
30
20
10
7
5
4
4 cm^2, 4-layer
8 cm^2, 4-layer
16 cm^2, 4-layer
4 cm^2, 2-layer
8 cm^2, 2-layer
16 cm^2, 2-layer
3
2
1
0.7
0.5
0.001 0.002 0.005 0.01 0.02
0.05 0.1
0.2 0.3 0.50.7 1 2
Pulse duration (s)
3
4 5 67810
20 30 50 70100 200300 500 1000
2oz_
图8-8. 2oz 铜布局的HTSSOP 封装结至环境热阻抗
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8.2.1.3 应用曲线
通道1 = VM
通道4 = IOUT
通道2 = nFAULT
通道3 = nSLEEP
通道1 = VM
通道2 = nFAULT
通道3 = nSLEEP
通道4 = IOUT
图8-9. 通过电源电压(VM) 斜升实现器件上电
图8-10. 通过nSLEEP 引脚实现器件上电
A.
通道1 = OUT1
通道4 = IOUT
通道2 = OUT2
通道3 = EN/IN1
通道1 = OUT1
通道4 = IOUT
通道2 = OUT2
通道3 = IPROPI
图8-11. 驱动器PWM 运行(PH/EN)
图8-12. 带电流反馈的驱动器PWM 运行
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通道1 = OUT1
通道4 = IOUT
通道2 = OUT2
通道3 = EN/IN1
通道1 = OUT1
通道4 = IOUT
通道2 = OUT2
通道3 = EN/IN1
图8-13. 带电流斩波的驱动器PWM 运行
图8-14. Driver Full On Operation With Current
Chopping
8.2.2 备选应用
在此备选应用示例中，此器件被配置为使用双半桥配置，通过两个外部负载（例如两个有刷直流电机）来驱动单
向电流。每个半桥的占空比由一个从外部控制器传输到 EN/IN1 和 PH/IN2 引脚的 PWM 资源来控制。通过让
PMODE 引脚浮动，为独立半桥控制模式配置此器件。电流调节方案在独立半桥控制模式下会被禁用，因此将
VREF 引脚绑定到了VCC。组合负载电流由一个来自控制器的ADC 进行监控，以检测RIPROPI 上的电压。
VCC
Controller
1
2
3
4
5
6
7
8
16
X
DRV887x
PWM
PWM
I/O
EN/IN1
PH/IN2
nSLEEP
nFAULT
VREF
PMODE
GND
CPL
15
14
13
12
11
10
9
VCC
0.022 …F
0.1 …F
10 kꢀ
I/O
CPH
Thermal
Pad
VCC
VM
ADC
VCP
IPROPI
IMODE
OUT1
VM
RIPROPI
0.1 …F CBulk
OUT2
PGND
VM
VM
BDC
BDC
图8-15. 典型应用原理图
8.2.2.1 设计要求
表8-3. 设计参数
基准
设计参数
电机和驱动器电源电压
示例值
VM
13.5V
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表8-3. 设计参数(continued)
设计参数
基准
示例值
VCC
IRMS1
IPEAK1
IRMS2
IPEAK2
fPWM
3.3V
控制器电源电压
0.5A
1A
输出1 RMS 电流
输出1 峰值电流
0.25A
0.5A
输出2 RMS 电流
输出2 峰值电流
20kHz
1000µA/A
2.2kΩ
3.3V
开关频率
AIPROPI
RIPROPI
VADC
TA
电流感测比例因数
IPROPI 外部电阻器
控制器ADC 基准电压
PCB 环境温度
-20 至85°C
150°C
TJ
器件最高结温
RθJA
35°C/W
器件结至环境热阻
8.2.2.2 详细设计过程
请参阅“主要应用”（节 8.2.1.2）一节，以查看详细的设计过程示例。大多数设计概念都适用于此备选应用示
例。下面概述了此设计过程的几处改动。
8.2.2.2.1 电流感测和调节
在两个半桥负载的备选应用中，IPROPI 输出将是两个输出电流的组合。应适当缩放电流感测反馈电阻器的
RIPROPI，以保持在控制器ADC 的动态电压范围内。这里显示了这种情况的一个示例
RIPROPI <= VADC / ((IPEAK1 + IPEAK2) x AIPROPI
)
(23)
(24)
RIPROPI = 2.2kΩ<= 3.3V / ((1A + 0.5A) x 1000µA/A)
如果VADC = 3.3V，IPEAK1 = 1A，IPEAK2 = 0.5A 且AIPROPI = 1000µA/A 450µA/A，则为尽可能地扩大动态IPROPI
电压范围，应选择约为2.2 kΩ的RIPROPI
。
可以根据应用需求来选择 RIPROPI 的精度容差。10%、5%、1%、0.1% 都是有效的容差值。典型的建议值为
1%，这是性能与成本间的最佳权衡。
在独立半桥模式下，器件内部电流调节功能会被禁用。可以直接将VREF 设置为控制器ADC 的电源基准。
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8.2.2.3 应用曲线
A.
A.
通道1 = OUT1
通道4 = PH/IN2
通道2 = OUT2
通道3 = EN/IN1
通道1 = OUT1
通道4 = PH/IN2
通道2 = OUT2
通道3 = EN/IN1
图8-16. 独立半桥PWM 运行
图8-17. 独立半桥PWM 运行
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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，系统将对过大的
电流需求作出响应，或随电压的变化将其从电机中排除。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。
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
DRV887x-Q1 系列器件是能够驱动高电流的集成式功率 MOSFET 器件，因此应特别注意布局设计和外部元件的
放置。下面提供了一些设计和布局指南。
• 对于VM 至GND 旁路电容器、VCP 至VM 电荷泵储能电容器和电荷泵飞跨电容器，应使用低ESR 陶瓷电容
器。建议使用X5R 和X7R 类型的电容器。
• VM 电源和VCP、CPH、CPL 电荷泵电容器应尽可能靠近器件放置，以最大限度地减小回路电感。
• VM 电源大容量电容器可以是陶瓷电容器或电解电容器，但也应尽可能靠近器件放置，以最大限度地减小回路
电感。
• VM、OUT1、OUT2 和PGND 承载着从电源传输到输出、然后重新传回到接地端的高电流。对于这些迹线，
应使用厚金属布线（如果可行）。
• PGND 和GND 应同时直接连接到PCB 接地平面上。不能将它们用于相互隔离用途。
• 应通过热通路将器件散热焊盘连接到PCB 顶层接地平面和内部接地平面（如果可用）上，以获得最强的PCB
散热能力。
• “封装图”一节中提供了建议用于热通路的焊盘图案。
• 应尽可能扩大连接到散热焊盘的铜平面面积，以确保获得最佳散热效果。
10.2 布局示例
10.2.1 HTSSOP 布局示例
EN/IN1
PH/IN2
nSLEEP
nFAULT
VREF
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
PMODE
GND
CPL
0.022 …F
0.1 …F
CPH
Thermal
Pad
VCP
IPROPI
IMODE
OUT1
VM
VM
CBULK
VIPROPI
RIPROPI
0.1 …F
OUT2
PGND
MOT+
MOT-
图10-1. HTSSOP (PWP) 示例布局
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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
请参阅如下相关文档：
• 德州仪器(TI)，《计算电机驱动器的功耗》应用报告
• 德州仪器(TI)，《电流再循环和衰减模式》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)，《了解电机驱动器电流额定值》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
• 德州仪器(TI)，电机驱动器布局指南应用报告
11.2 接收文档更新通知
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11.3 社区资源
11.4 商标
所有商标均为其各自所有者的财产。
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Product Folder Links: DRV8876-Q1
DRV8876-Q1
ZHCSJX2B –AUGUST 2019 –REVISED JANUARY 2021
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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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Product Folder Links: DRV8876-Q1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
16-Dec-2020
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)
DRV8876QPWPRQ1
ACTIVE
HTSSOP
PWP
16
3000 RoHS & Green
NIPDAU
Level-3-260C-168 HR
-40 to 125
8876Q
(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 MATERIALS INFORMATION
www.ti.com
16-Dec-2020
TAPE AND REEL INFORMATION
*All dimensions are nominal
Device
Package Package Pins
Type Drawing
SPQ
Reel
Reel
A0
B0
K0
P1
W
Pin1
Diameter Width (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Quadrant
(mm) W1 (mm)
DRV8876QPWPRQ1
HTSSOP PWP
16
3000
330.0
12.4
6.9
5.6
1.6
8.0
12.0
Q1
Pack Materials-Page 1
PACKAGE MATERIALS INFORMATION
www.ti.com
16-Dec-2020
*All dimensions are nominal
Device
Package Type Package Drawing Pins
HTSSOP PWP 16
SPQ
Length (mm) Width (mm) Height (mm)
350.0 350.0 43.0
DRV8876QPWPRQ1
3000
Pack Materials-Page 2
PACKAGE OUTLINE
PWP0016C
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
S
C
A
L
E
2
.
5
0
0
SMALL OUTLINE PACKAGE
6.6
6.2
C
TYP
A
PIN 1 INDEX
AREA
0.1 C
SEATING
PLANE
14X 0.65
16
1
2X
5.1
4.9
4.55
NOTE 3
8
9
0.30
16X
4.5
4.3
B
0.19
0.1
C A B
SEE DETAIL A
(0.15) TYP
2X 0.95 MAX
NOTE 5
4X (0.3)
8
9
2X 0.23 MAX
NOTE 5
2.31
1.75
17
0.25
GAGE PLANE
1.2 MAX
0.15
0.05
0.75
0.50
0 -8
16
1
A
20
DETAIL A
TYPICAL
THERMAL
PAD
2.46
1.75
4224559/B 01/2019
PowerPAD is a trademark of Texas Instruments.
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. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed 0.15 mm per side.
4. Reference JEDEC registration MO-153.
5. Features may differ or may not be present.
www.ti.com
EXAMPLE BOARD LAYOUT
PWP0016C
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
SMALL OUTLINE PACKAGE
(3.4)
NOTE 9
(2.46)
16X (1.5)
METAL COVERED
BY SOLDER MASK
SYMM
1
16X (0.45)
16
(1.2) TYP
(2.31)
(R0.05) TYP
SYMM
17
(5)
NOTE 9
(0.6)
14X (0.65)
(
0.2) TYP
VIA
9
8
SOLDER MASK
DEFINED PAD
(1) TYP
SEE DETAILS
(5.8)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE: 10X
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
SOLDER MASK
OPENING
METAL
EXPOSED METAL
EXPOSED METAL
0.05 MAX
ALL AROUND
0.05 MIN
ALL AROUND
NON-SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
15.000
SOLDER MASK DETAILS
4224559/B 01/2019
NOTES: (continued)
6. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
7. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
8. This package is designed to be soldered to a thermal pad on the board. For more information, see Texas Instruments literature
numbers SLMA002 (www.ti.com/lit/slma002) and SLMA004 (www.ti.com/lit/slma004).
9. Size of metal pad may vary due to creepage requirement.
10. Vias are optional depending on application, refer to device data sheet. It is recommended that vias under paste be filled, plugged
or tented.
www.ti.com
EXAMPLE STENCIL DESIGN
PWP0016C
PowerPADTM TSSOP - 1.2 mm max height
SMALL OUTLINE PACKAGE
(2.46)
BASED ON
0.125 THICK
STENCIL
16X (1.5)
METAL COVERED
BY SOLDER MASK
1
16
16X (0.45)
(R0.05) TYP
SYMM
(2.31)
17
BASED ON
0.125 THICK
STENCIL
14X (0.65)
9
8
SYMM
(5.8)
SEE TABLE FOR
DIFFERENT OPENINGS
FOR OTHER STENCIL
THICKNESSES
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 mm THICK STENCIL
SCALE: 10X
STENCIL
THICKNESS
SOLDER STENCIL
OPENING
0.1
2.75 X 2.58
2.46 X 2.31 (SHOWN)
2.25 X 2.11
0.125
0.15
0.175
2.08 X 1.95
4224559/B 01/2019
NOTES: (continued)
11. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
12. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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