DRV8804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

–四个带过流保护的N沟道MOSFET

–集成电感钳位二极管

–串行接口

•DW封装：1.5-A（单通道开启）/800毫安（四通道开启）每个通道的最大驱动电流（25°C时）

•PWP封装：2-A（单通道开启）/1-A（四通道开启）每个通道的最大驱动电流（25°C，适当的PCB散热）

•8.2-V至60-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

DRV8804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。

在SOIC（DW）封装中，DRV8804可在25°C下为每个通道提供高达1.5-A（一个通道打开）或800毫安（所有通道打开）的连续输出电流。在HTSSOP（PWP）封装中，它可以在25°C的温度下为每个通道提供高达2-A（一个通道打开）或1-A（四个通道打开）的连续输出电流，且PCB适当散热。

本发明提供一种串行接口，包括串行数据输出，该串行接口可以菊花链以控制具有一个串行接口的多个设备。

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。

DRV8804有20引脚、热增强型SOIC封装和16引脚HTSSOP封装（环保型：RoHS&no Sb/Br）。

设备信息

（1）、有关所有可用的软件包，请参阅数据表末尾的订购附录。

简化示意图

典型特征

详细说明

概述

DRV8804是一个集成的4通道低端驱动器解决方案，适用于低端交换机应用。串行接口控制低端驱动器输出，允许多个驱动器链接在一起，节省通信线路的空间。四个低侧驱动器输出包括四个N通道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。通过使nENBL引脚逻辑高电平，可以禁用设备输出。该装置有几个安全功能，包括集成过电流保护，将电机电流限制在固定的最大值，超过该值设备将关闭。热关机保护使设备能够在模具温度超过TTSD限制时自动关机，并在模具达到安全温度后重新启动。如果VM低于欠压锁定阈值，UVLO保护将禁用设备中的所有电路。

功能框图

特性描述

输出驱动器

DRV8804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。

串行接口操作

DRV8804由一个简单的串行接口控制。逻辑上，界面如图6所示。

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引脚的每个上升沿上一位。数据同时移出SDATOUT引脚，允许多个设备菊花链连接到一个串行端口上。请注意，SDATOUT引脚有一个推挽驱动器，它可以支持驱动另一个DRV8804 SDATIN引脚，时钟频率高达1兆赫，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建议电阻值大于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。

启动和复位操作

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。

保护电路

DRV8804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，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（UVLO）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

当DR8804引脚的漏极逻辑被拉低时，V8804的输出被激活。使设备在逻辑低时被启用允许在高噪声环境中使用长数据线，该环境不会无意中使设备具有耦合噪声。无论nENBL引脚的状态如何，设备仍将通过SDATIN/SDATOUT线和SCLK线传输数据。

一旦数据被移动到四个移位寄存器行中的每一个，闩锁引脚就可以被拉高以输出四个移位寄存器的状态。一旦锁存器被拉高，四个移位寄存器的状态被置于逻辑“与”状态，与nENBL引脚的状态相反。如果nENBL引脚为逻辑低输入，而闩锁引脚为逻辑高电平，则该驱动器通道的开路漏极输出将接通。

如果设备检测到VM已降至UVLO阈值以下，它将立即进入禁用所有内部逻辑的状态。设备将一直处于禁用状态，直到VM上升到UVLO阈值以上，然后所有内部逻辑被重置。在过电流保护（OCP）事件期间，设备在一个tRETRY间隔内移除栅极驱动，并且nFAULT引脚驱动低。如果激活重置或移除VM并重新应用，则故障将立即清除。

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

DRV8804可用于驱动单极步进电机。

典型应用

设计要求

表1列出了该设计示例的设计参数。

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

电流路径从电源VM开始，经过感应绕组负载和低侧NMOS功率FET。单沟NMOS功率FET的功耗损耗如式1所示。

在标准FR-4 PCB上，DRV8804已被测量为1.5-A单通道或800毫安四通道（DW封装）和2-A单通道或1-A四通道（PWP封装）。最大均方根电流将根据PCB设计和环境温度而变化。。

应用曲线

电源建议

本体电容

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。

所需的本地电容量取决于多种因素，包括：

•电机系统所需的最高电流。

•电源的电容和提供电流的能力。

•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）。

•使用的电机类型（有刷直流、无刷直流、步进电机）。

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。

•小值电容器应为陶瓷，并靠近器件引脚放置。

•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。多个平面上产生的热量是由多个金属片产生的。

布局示例

热注意事项

DRV8804具有热关机（TSD）中所述的热关机（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

DRV8804的功耗主要由输出场效应管电阻（RDS（ON））消耗的功率控制。当运行一个静态负载时，每个场效应管的平均功耗可以用方程式2粗略估计。

其中：

•P是一个FET的功耗

•RDS（ON）是每个FET的电阻

•IOUT等于负载所消耗的平均电流

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

DRV8804DW封装采用标准SOIC外形，但中心引脚内部熔合在芯片垫上，以更有效地去除设备中的热量。封装每侧的两个中心引线应连接在一起，以尽可能大的铜面积，以消除设备的热量。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。

DRV8804PWP包使用带有暴露的PowerPAD的HTSSOP包™. PowerPAD包使用暴露的焊盘来去除设备中的热量。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。