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DRV8962 65V四通道半桥驱动器技术解析与应用指南

科技观察员 ? 2025-08-26 14:25 ? 次阅读
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Texas Instruments DRV8962 65V 4通道半桥驱动器是一款适用于各种工业应用的宽电压、高功率、四通道半桥驱动器。该器件支持高达65V的电源电压,具有50ΩmΩ导通电阻的集成式MOSFET允许DDW封装的每路输出产生高达5A的电流,允许PWP封装的每路输出产生高达4A的电流。

数据手册:*附件:Texas Instruments DRV8962 65V 4通道半桥驱动器数据手册.pdf

Texas Instruments DRV8962可用于驱动最多四个螺线管或阀门、一个步进电机、两个有刷直流电机、一个 BLDC或PMSM电机以及最多两个热电冷却器(珀耳帖元件)。器件的输出级包括配置为四个独立半桥的N沟道功率MOSFET、电荷泵稳压器、电流检测和调节电路、电流检测输出以及保护电路

高侧MOSFET上的集成电流检测功能可让器件在负载从输出端接地时调节电流。可调外部电压基准 (V REF ) 可设置电流调节限制。此外,该器件还提供四个比例电流输出引脚,每个引脚对应一个半桥高侧FET。可选的外部检测电阻可从PGND引脚连接到系统接地。

提供一种低功耗睡眠模式,可实现超低静态电流。提供的内部保护特性包括:电源欠压锁定 (UVLO)、电荷泵欠压 (CPUV) 保护、输出过流 (OCP) 保护和器件过热 (OTSD) 保护。

特性

  • 四通道半桥驱动器
    • 每个半桥独立控制
  • 工作电源电压范围:4.5V至65V
  • 每个FET的低R~DS (ON) ~为50mΩ (24V,25°C)
  • 高载流能力
    • DDW封装每个输出高达5A
    • DDV封装每个输出最高可达10A
  • 可驱动各种类型的负载
    • 最多四个螺线管或阀门
    • 一台步进电机
    • 两个有刷直流电机
    • 一个或两个热电冷却器 (TEC)
    • 一台三相无刷直流电机
    • 一台三相永磁同步电动机 (PMSM)
  • 集成式电流检测和调节
    • 高侧MOSFET的电流检测
    • 每个半桥的检测输出 (IPROPI)
    • 3.5%最大电流时的感应精度
    • 可选的外部检测电阻器
  • 引脚对引脚兼容
  • 独立逻辑电源电压 (V CC )
  • 编程输出上升/下降时间
  • 可编程故障恢复方法
  • 支持1.8V、3.3V、5.0V逻辑输入
  • 低电流休眠模式 (3μA)
  • 保护特性
    • VM欠压闭锁 (UVLO)
    • 电荷泵欠压 (CPUV)
    • 过流保护 (OCP)
    • 热关断 (OTSD)
    • 故障状态输出 (nFAULT)

简化示意图

1.png

DRV8962 65V四通道半桥驱动器技术解析与应用指南

一、产品核心特性

DRV8962是德州仪器(TI)推出的高性能四通道半桥驱动器,具有以下突出特性:

?功率特性?:

  • 宽电压工作范围:4.5V至65V
  • 低导通电阻:
    • DDW封装:每FET 50mΩ(24V,25°C时)
    • DDV封装:每FET 50mΩ(24V,25°C时)
  • 大电流驱动能力:
    • DDW封装:每通道最高5A
    • DDV封装:每通道最高10A(配合散热器)

?集成功能?:

  • 内置高边MOSFET电流检测与调节
  • 四个比例电流输出(IPROPI)引脚,±3.5%精度
  • 可编程输出上升/下降时间(70ns或140ns)
  • 支持1.8V/3.3V/5V逻辑输入

?保护机制?:

  • VM欠压锁定(UVLO)
  • 电荷泵欠压保护(CPUV)
  • 过流保护(OCP)
  • 热关断(OTSD)
  • 故障指示输出(nFAULT)

二、关键参数解析

1. 电气特性

参数条件最小值典型值最大值单位
工作电压范围正常DC操作4.5-65V
高边FET导通电阻TJ=25°C, IO=-5A-5362
低边FET导通电阻TJ=25°C, IO=5A-5362
电流镜像增益(AIPROPI)--212-μA/A
静态电流工作模式-47mA
睡眠模式电流nSLEEP=0-38μA

2. 热特性

参数DDW封装DDV封装单位
结至环境热阻(RθJA)22.244.2°C/W
结至外壳热阻(RθJC)0.70.7°C/W
结至板热阻(RθJB)5.318.9°C/W
最大结温-150°C

三、典型应用设计

1. 驱动方案选择

DRV8962支持多种负载驱动配置:

  • ?四路独立负载?:可同时驱动4个螺线管或阀门
  • ?步进电机?:支持全步/半步驱动模式
  • ?有刷电机?:最多驱动2个直流电机
  • ?无刷电机?:支持3相BLDC/PMSM驱动
  • ? 热电制冷器(TEC) ?:支持双向电流控制

推荐电路设计

  1. 为每个IPROPI引脚连接外部电阻(RIPROPI)到地
  2. 根据目标电流ITRIP计算电阻值:
    RIPROPI = VREF/(ITRIP × 212μA/A)
  3. VREF电压建议不超过3.3V

3. 保护电路配置

  • ?过流保护?:通过OCPM引脚选择锁存或自动重试模式
  • ?热管理?:DDV封装需配置散热器(建议<4°C/W)
  • ?故障恢复?:通过nSLEEP复位脉冲清除锁定故障

四、PCB设计要点

1. 关键布局建议

  • ?电源去耦?:
    • VM引脚:0.01μF陶瓷电容+大容量电解电容
    • VCP引脚:1μF/16V陶瓷电容
    • CPH-CPL:0.1μF/VM额定陶瓷电容
  • ?热设计?:
    • DDW封装:底部散热焊盘需大面积铜箔+多过孔
    • DDV封装:顶部需安装散热器(接触面使用导热界面材料)

2. 地平面处理

  • 分离功率地(PGNDx)和信号地(GND)
  • 采用星型接地或单点接地策略
  • 避免功率回路与敏感信号交叉

五、应用场景实例

1. 工业自动化

  • ?阀门控制?:四路独立驱动,IPROPI提供实时电流反馈
  • ?机械臂关节?:驱动有刷/无刷电机,支持PWM速度控制

2. 医疗设备

  • ?精密定位?:步进电机驱动,结合微步进控制算法
  • ?温度控制?:TEC驱动,双向电流调节精度±3.5%

3. 消费电子

  • ?智能家居?:电动窗帘电机驱动
  • ?安防系统?:门锁电磁阀控制
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