DRV8860x是38-V 8通道串行接口低端驱动器—DRV8860, DRV8860A

特点

•8通道保护低侧驱动器

–8个NMOS FET，带过电流保护

–集成感应捕捉二极管

–串行接口

–开路/短路负载检测（仅限DRV8860）

–可配置100%输出定时

–可配置PWM占空比

•连续电流驱动能力

–560mA（单通道开启）PW和PWP

–200mA（8个通道打开）PW

–330mA（8个通道开启）PWP

–支持并行配置

•8 V至38 V电源电压范围

•用于抗扰度的输入数字噪声滤波器

•内部数据回读功能，实现可靠控制

•保护和诊断功能

–过电流保护（OCP）

–开路负载检测（OL）

–超温停机（OTS）

–欠压锁定（UVLO）

–个别频道状态报告

–故障状态警报

应用

•继电器，单极步进电机

•电磁阀、电磁驱动器

•一般低压侧开关应用

•带调光功能的LED驱动器（DRV8860A）

说明

DRV8860提供8通道低侧驱动器，具有过电流保护和开路/短路负载检测。它有内置二极管来钳制感应负载产生的关断瞬态，并可用于驱动单极步进电机、直流电机、继电器、螺线管或其他负载。

PWP封装可提供高达330毫安×8通道，而PW封装可提供高达200毫安×8通道的连续输出电流。单通道可提供高达560毫安的连续输出电流。

提供一个串行接口来控制DRV8860输出驱动器，配置内部设置寄存器，读取每个通道的故障状态。DRV8860设备可以菊花链连接在一起，以使用单个串行接口。通电时间和保持PWM输出周期也可通过串行接口配置。这些功能允许运行比一直运行的解决方案更冷。

提供过流保护、短路保护、欠压闭锁和超温的内部停机功能。DRV8860A不包括开路负载检测。每个通道的故障信息可通过串行接口读出，并由外部故障引脚指示。

设备信息

（1）、有关所有可用的软件包，请参阅数据表末尾的医嘱内容附录。

简图

典型特征

详细说明

概述

DRV8860是一个集成的8通道低压侧驱动器，具有过电流保护和开路/短路检测功能。它有内置二极管来钳制感应负载产生的关断瞬态，并可用于驱动单极步进电机、直流电机、继电器、螺线管或其他负载。

DRV8860可提供高达200毫安x 8通道连续输出电流。电流驱动能力随脉宽调制占空比的降低而增加。单通道可提供高达560毫安的连续输出电流。有关详细信息，请参阅当前功能表。

提供一个串行接口来控制DRV8860输出驱动器，配置内部寄存器设置，并读取每个通道的故障状态。多个DRV8860设备可以菊花链连接在一起，以使用单个串行接口。通电时间和保持PWM占空比也可通过串行接口进行配置。这些功能允许运行比传统的始终在线解决方案更酷的运行。

提供过流保护、短路保护、欠压闭锁、过温等内部关断功能。DRV8860可以诊断开路负载状况。DRV8860A不包括开路负载检测。每个通道的故障信息可通过串行接口读出，并由外部故障引脚指示。

功能框图

特性描述

建议输出电流

DRV8860电流能力将取决于几个系统应用参数，如系统环境温度、最高外壳温度和总输出占空比。PWP封装通过PowerPAD提供了更好的散热能力™因此，是驱动更高输出电流的电缆，还是比PW封装中的器件工作温度稍低的电缆。

菊花链连接

两个或多个DRV8860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7和图8显示了单个设备以及菊花链连接中两个设备的配置时序图。

保护电路

DRV8860具有充分的保护，可防止欠压、过电流和过热事件。

过流保护（OCP）

当输出电流超过OCP触发电平时，相应通道自动关闭。nFault引脚将设置为低，故障寄存器中相应的OCP标志将设置为1。

通过将数据寄存器位设置为“0”，只要相应的输出关闭，过电流故障就会自动清除。或者，故障复位特殊命令也将清除该值。在这两种情况下，一旦故障寄存器中的所有位都被清除，nFAULT就会被释放。

开放式负载检测（OL）-仅限DRV8860

当任何输出处于关闭状态（相应的数据寄存器位设置为“0”）时，电流汇会以约30μa的电压拉低节点。如果检测到管脚上的电压小于1.2 V，则报告开路负载情况。nFAULT被驱动为低电平，对应于特定信道的故障寄存器（F8:F1）的OL位被设置。

通过将数据寄存器位设置为“1”，只要打开相应的输出，就会自动清除开路负载故障。或者，故障复位特殊命令也将清除该值。在这两种情况下，一旦故障寄存器中的所有位都被清除，nFAULT就会被释放。

热关机（TSD）

如果模具温度超过安全限值，所有输出将被禁用，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。恢复操作后，nFAULT引脚将被释放。

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。在这种情况下，不会断言nFAULT。

数字噪声滤波器

DRV8860在所有数字输入上都有一个内部噪声滤波器。在噪声系统中，噪声可能干扰串行菊花链接口。如果没有输入滤波器，这种噪声可能会导致意外的行为或输出状态。数字输入滤波器能够消除不必要的噪声频率，同时允许通过串行接口进行快速通信。

设备功能模式

内部寄存器

DRV8860由一个简单的串行接口控制。在操作过程中使用三个寄存器组：数据寄存器、控制寄存器和故障寄存器。

寄存器数据的移动流和方向会受到特殊命令的影响。

在默认情况下，8位移位寄存器数据移到输出控制寄存器data-REG。

编程

串行控制接口

DRV8860使用菊花链串行接口。数据被锁存到闩锁引脚上升沿的寄存器中。数据在写入时在CLK的上升沿上时钟，在读取时在CLK的下降沿上时钟。

数据写入波形

故障寄存器读取波形

专项指挥

除了输出开/关控制和故障状态回读外，DRV8860还具有特殊功能，使系统更健壮或更省电。这些功能需要特殊命令来启动设备或配置内部寄存器。

有5个特殊命令：

1.写入控制寄存器命令

2.读取控制寄存器命令

3.读取数据寄存器命令

4.故障寄存器复位命令

5.PWM启动命令

CLK和插销上的特殊波形图案将发出特殊命令，如下所示:

写入控制寄存器

当发出写入控制寄存器命令时，以下串行数据将被锁存到定时和占空比控制寄存器中。

读取控制寄存器

当发出读取控制寄存器命令时，控制寄存器的内容将被复制到内部移位寄存器，随后的CLK将从DOUT pin移出该内容。这为系统提供了一种验证控制寄存器是否正确编程的机制。

读取数据寄存器

当发出Read Data Register命令时，内部输出数据寄存器的内容将被复制到内部移位寄存器，随后的CLK将从DOUT引脚移出该内容。这为系统验证输出数据是否正确编程提供了一种机制。它使系统在噪声环境下具有更强的鲁棒性。

故障寄存器复位

当发出故障寄存器复位命令时，内部16位故障寄存器将被清除。利用该方法，系统可以一次清除所有连锁设备中的故障。

特殊指令：PWM启动

当发出故障寄存器复位指令时，输出通道将忽略通电时间，并根据控制寄存器中的设置直接进入PWM模式。

输出通电和PWM控制

器件的输出分为两个阶段：通电阶段和PWM阶段。

在通电阶段，通道以100%占空比开启，持续时间由控制寄存器位C4:C1设置。

在PWM斩波阶段，PWM占空比由控制寄存器位C7:C5定义。

表4描述了控制寄存器中每个位的行为。

如图29至图33所示，共有五个操作案例。

输出以100%占空比接通。

输出在PWM斩波模式下开启，占空比由控制寄存器位C7:C5定义。

在由控制寄存器位C4:C1设置的持续时间内，以100%占空比的通电模式打开输出。定时器过期后，输出切换到PWM斩波模式，PWM占空比由控制寄存器位C7:C5定义。

在由控制寄存器位C4:C1设置的持续时间内，以100%占空比的通电模式打开输出。定时器过期后，输出关闭。

使用的PWM启动特殊命令

输出在100%占空比的通电模式下开启，定时器启用，持续时间由控制寄存器位C4:C1设置。如果在定时器到期前收到PWM启动特殊指令，则输出切换到PWM斩波模式，PWM占空比由控制寄存器位C7:C5定义。如果计时器过期且未收到PWM启动，则无论其他PWM启动命令如何，设备都将保持通电模式。

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

DRV8860是一款具有保护功能的八通道低端驱动器。以下设计是DRV8860的一个常见应用。

典型应用

设计要求

详细设计程序

驱动电流

电流路径是从虚拟机，通过负载，进入低侧下沉驱动器。用公式1计算了一个水槽中的功耗I2R损耗。

应用曲线

电源建议

DRV8860设计用于在8至38 V的输入电压（VM）范围内工作。额定用于VM的0.1-μF陶瓷电容器必须尽可能靠近VM引脚。除了局部去耦电容，还需要额外的大容量电容，并且必须根据应用要求调整大小。

体积电容大小是电机驱动系统设计中的一个重要因素。它取决于多种因素，包括：

•电源类型

•可接受的电源电压纹波

•电源线中的寄生电感

•荷载类型

•负载启动电流

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。用户应调整大容量电容以满足可接受的电压纹波水平。

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。

电源和逻辑排序

DRV8860没有特定的通电顺序。在应用虚拟机之前，数字输入信号是可以存在的。在VM被应用到DRV8860之后，它根据控制引脚的状态开始运行。

布局

布局指南

•对于额定值为1μF的陶瓷电容器，建议使用额定值为0的陶瓷电容器。

•该电容器应尽可能靠近设备上的VM引脚，并与设备GND引脚有一个粗的迹线或接地平面连接。

•VM引脚必须使用适当的大容量电容器旁路接地。该部件必须位于DRV8860附近。

布局示例

其中，上拉电压（V3P3）是数字开漏输出建议工作条件范围内的外部电源。

热考虑

DRV8860设备具有热关机（TSD）部分所述的热关机（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

DRV8860器件的功耗主要由输出FET电阻RDS（on）消耗的功率决定。使用下面的公式来计算运行负载时每个输出的估计平均功耗。

式中：

•PD是一个通道的功耗

•RDS（on）是每个FET的电阻

•IO是施加到每个通道的RMS输出电流

IO等于进入通道的平均电流。注意，在启动时，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。

总的器件损耗是每个通道中消耗的功率加在一起。

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，因此随着器件的加热，功耗也随之增加。在确定散热器尺寸时必须考虑到这一点。

散热

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，这种连接可以通过添加多个通孔来完成，以将热垫连接到接地层。

在没有内部平面的PCB上，可以在PCB的任一侧添加一个铜区域来散热。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。