DRV8806是四串行接口低压侧驱动集成电路

特征

•4通道保护低侧驱动器

–四个带过电流保护的NMOS FET

–集成电感钳位二极管

–串行接口

–开路/短路负载检测

•2-A（单通道开启）/1-A（所有通道开启）

每个通道的最大驱动电流（25°C时）

•8.2-V至40-V工作电源电压范围

•热增强表面贴装组件

应用

•继电器驱动器

•单极步进电机驱动器

•电磁阀驱动器

•一般低压侧开关应用

说明

DRV8806提供了一个带过电流保护的4通道低压侧驱动器。它有内置二极管来钳制感应负载产生的关断瞬态，可以用来驱动单极步进电机、直流电机、继电器、螺线管或其他负载。

DRV8806可提供高达2-A（单通道开启）或1-A（所有通道开启）的连续输出电流（在25°C下有足够的PCB散热）。

提供一个串行接口来控制输出驱动器。故障状态可以通过串行接口读取。多个DRV8806设备可以链接在一起使用一个串行接口。

提供过电流保护、短路保护、欠压锁定和过热的内部关机功能，故障由故障输出引脚指示。

DRV8806采用16针HTSSOP封装（环保型：RoHS&no Sb/Br）。

设备信息

（1） 、对于所有可用的软件包，请参阅数据表末尾的可订购附录。

简化示意图

典型特征

详细说明

概述

DRV8806是一个集成的4通道低端驱动器，使用串行接口控制，以改变低端驱动器输出的状态。低侧驱动器输出包括四个N沟道MOSFET，其典型的RDS（ON）为500 mΩ。一个单独的电机电源输入VM用作设备电源，并在内部进行调节，为低压侧栅极驱动器供电。数据通过SDATIN引脚转移到设备中的临时数据寄存器中，在SCLK的每个上升沿上一位，而锁存保持在低位。设备的输出可以通过拉高nENBL逻辑来禁用。该装置集成了多个安全功能，包括过电流保护、热关机、欠压锁定和开路负载保护。过流保护和开路负载故障共享每个通道的故障位，该故障位是在这些情况之一发生时设置的。

功能框图

特性描述

输出驱动器

DRV8806包含四个受保护的低端驱动器。每个输出端都有一个集成的箝位二极管，连接到一个公共引脚VCLAMP。

VCLAMP可以连接到主电源电压VM。它也可以连接到齐纳或TVS二极管到VM，允许开关电压超过主电源电压VM。当驱动需要快速电流衰减的负载时，这种连接是有益的，例如单极步进电机。

在所有情况下，输出电压不得超过最大输出电压规格。

保护电路

DRV8806具有充分的保护功能，可防止欠压、过电流和过热事件。

过流保护（OCP）

每个FET上的模拟电流限制电路通过移除栅极驱动来限制通过FET的电流。如果该模拟电流限值持续时间超过tOCP除泥时间（约3.5μs），驱动器将被禁用，nFAULT引脚将被驱动至低电平。驾驶员将在重试时间（约1.2毫秒）内保持禁用状态，然后故障将自动清除。如果激活重置引脚或移除VM并重新应用，则故障将立即清除。

热关机（TSD）

如果模具温度超过安全限值，所有输出FET将被禁用，并且nFAULT引脚将被驱动低。一旦模具温度降至安全水平，操作将自动恢复。

欠压锁定（UVLO）

如果在任何时候VM引脚上的电压低于欠压锁定阈值电压，设备中的所有电路将被禁用，内部逻辑将被重置。当VM高于UVLO阈值时，操作将恢复。

设备功能模式

串行接口操作

DRV8806由一个简单的串行接口控制。逻辑上，界面如图6所示。

当锁存较低时，使用SDATIN引脚将数据转移到部件中的临时保持移位寄存器中，在SCLK pin的每个上升沿上一位。数据从最后一位移到SDATOUT引脚，因此多个设备可以使用一个串行接口菊花链连接在一起。

请注意，SDATOUT引脚有一个推挽驱动器，它可以支持驱动另一个DRV8806 SDATIN引脚，时钟频率高达1MHz，而无需外部上拉。可在SDATOUT和外部5 V逻辑电源之间使用上拉电阻器，以支持更高的时钟频率。TI建议电阻值约为1 kΩ。SDATOUT引脚可提供大约1毫安电源和5毫安汇。要向低压微控制器提供逻辑信号，请使用从SDATOUT到GND的电阻分压器。

闩锁引脚上的上升沿将数据从临时移位寄存器锁存到输出级。

故障输出寄存器

DRV8806包含检测开路或短路负载的电路。负载状态可以通过串行接口读取。逻辑如图7所示。

为了克服任何泄漏电流以准确地检测开路负载，每个输出引脚都连接一个小电流源。该电源将大约25-μA的电流拉到地上。在输出断开期间，检测输出引脚上的电压，如果在开路负载除锂时间后引脚上的电压低于1.2伏（表示没有连接负载），则设置开路故障锁存器。每当设置输出位时，该锁存器即被清除。

当输出打开时，如果检测到过电流（OCP）故障，通道将关闭，并设置OCP_故障锁存器。每当输出位被清除时，该锁存器将被清除。

OCP_故障和开路故障信号的状态被组合成每个通道的一个故障位，并在闩锁引脚较低时加载到移位寄存器中。当闩锁引脚取高时，故障数据在SCLK的第一下降沿锁存到移位寄存器中。然后，数据可在SCLK引脚的每个下降沿的SDATOUT引脚上移出。

请注意，锁存信号必须高达至少200纳秒，然后才能对有效数据进行时钟输出。

当任何OCP U FAULT（OCP U故障）或OPEN_FAULT（开路）故障锁存被设置时，以及出现过热情况时，nFAULT引脚将被驱动至低激活状态。

菊花链连接

两个或多个DRV8806设备可以连接在一起以使用单个串行接口。链中第一个设备的SDATOUT引脚连接到下一个设备的SDATOUT引脚。SCLK、LATCH、RESET和nFAULT引脚连接在一起。

图9显示了一个串行事务的示例，它使用菊花链中连接在一起的两个设备写入输出位，然后读取故障状态位。

请注意，锁存信号必须高达至少200纳秒，然后才能对有效数据进行时钟输出。

nENBL和RESET操作

nENBL引脚启用或禁用输出驱动器。nENBL必须较低才能启用输出。nENBL不影响串行接口逻辑的操作。注意，nENBL有一个内部下拉列表。

当驱动高电平时，复位引脚复位内部逻辑，包括OCP故障。清除所有串行接口寄存器。注意RESET有一个内部下拉菜单。还提供了内部加电复位，因此不需要在通电时驱动复位。

应用与实施

注意

以下应用章节中的信息不是TI组件规范的一部分，TI不保证其准确性或完整性。TI的客户负责确定组件的适用性。客户应验证和测试其设计实现，以确认系统功能。

申请信息

DRV8806可用于驱动单极步进电机。

典型应用

设计要求

对于本设计示例，使用表1中列出的参数作为输入参数。

详细设计程序

电机电压

使用的电机电压取决于所选电机的额定值和所需的转矩。更高的电压缩短了步进电机线圈中的电流上升时间，允许电机产生更大的平均转矩。使用更高的电压也可以使电机以比较低电压更快的速度运行。

驱动电流

电流路径是从电源VM开始，通过感应绕组负载，和低侧下沉NMOS功率FET。单沟NMOS功率FET的功耗损耗如式1所示。

DRV8806已被测量为能够在25℃下在标准FR-4 PCB上的HTSSOP封装中2-A单通道或1-A四通道。最大均方根电流根据PCB设计和环境温度而变化。

应用曲线

电源建议

具有合适的局部体积电容是电机驱动系统设计的一个重要因素。一般来说，有更多的体积电容是有益的，但缺点是成本和物理尺寸增加。所需的局部电容量取决于多种因素，包括：

•电机系统所需的最高电流

•电源的电容和电流源能力

•电源和电机系统之间的寄生电感量

•可接受的电压纹波

•使用的电机类型（有刷直流、无刷直流、步进电机）

•电机制动方法

电源和电机驱动系统之间的电感会限制电源电流的变化率。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，或者随着电压的变化而从电机中卸载。当使用足够的大容量电容时，电机电压保持稳定，并能快速提供大电流。

数据表通常提供建议值，但需要进行系统级测试以确定适当尺寸的大容量电容器。

大容量电容器的额定电压应高于工作电压，以便在电机向电源传输能量时提供裕度。

布局

布局指南

大容量电容器的放置应尽量减少通过电机驱动装置的大电流路径的距离。连接PCB时，应尽可能宽地使用金属线。这些做法使电感最小化，并允许大容量电容器输送高电流。

小容量电容器应该是陶瓷的，并且放置在离器件引脚很近的地方。

高电流设备输出应使用宽金属迹线。

设备热垫应焊接到PCB顶层接地板上。应使用多个通孔连接到大型底层地平面。多个平面上的金属散热装置（I）有助于散热。

布局示例

热注意事项

DRV8806具有如上所述的热关机（TSD）。如果模具温度超过约150°C，设备将被禁用，直到温度降至安全水平。

设备进入TSD的任何趋势都表明功率消耗过大、散热不足或环境温度过高。

功耗

DRV8806中的功耗主要由输出FET电阻或RDS（ON）中消耗的功率决定。每个FET在运行静态负载时的平均功耗可通过方程式2粗略估计：

式中

•P是一个FET的功耗

•RDS（ON）是每个FET的电阻

•IOUT等于负载的平均电流

注意，在启动和故障条件下，该电流远高于正常运行电流；还必须考虑这些峰值电流及其持续时间。当同时驱动多个负载时，所有有效输出级的功率必须相加。

装置中可消耗的最大功率取决于环境温度和散热量。

注意RDS（ON）随着温度的升高而增加，因此当设备加热时，功耗也会增加。在确定散热器尺寸时，必须考虑到这一点。

散热

电源板™ 包装使用一个暴露的垫子来去除设备的热量。为了正确操作，该焊盘必须与PCB上的铜热连接以散热。在具有接地板的多层PCB上，这可以通过添加多个通孔来实现，以将热垫连接到地平面。在没有内部平面的PCB上，可以在PCB的任一侧添加铜区域来散热。如果铜区在PCB的另一侧，热通孔用于在顶层和底层之间传递热量。

一般来说，提供的铜面积越多，消耗的功率就越大。