Texas Instruments DRV3256-Q1汽車級柵極驅(qū)動器單元 (GDU) 是一款高度集成的三相柵極驅(qū)動器，用于48V汽車電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。該器件專門設(shè)計用于提供2A峰值拉電流和2.5A峰值灌電流的柵極驅(qū)動電流，以及90V MOSFET瞬態(tài)過壓支持來支持大功率電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。高效自舉架構(gòu)可最大限度地降低功率損耗和柵極驅(qū)動器的自發(fā)熱。電荷泵允許柵極驅(qū)動器支持100% PWM占空比控制。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments DRV3256-Q1汽車級柵極驅(qū)動單元 (GDU)數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments DRV3256-Q1的各種診斷、監(jiān)測和保護(hù)功能可支持穩(wěn)健的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計。高度可配置的有源短路 (ASC) 功能支持集成選定的外部MOSFET，以快速響應(yīng)系統(tǒng)故障。該特性無需外部元件?？蛇x提供三個或一個低側(cè)分流放大器，以支持基于電阻器的低側(cè)電流檢測。

特性

• 符合汽車應(yīng)用類AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)
  • 器件環(huán)境溫度等級0：–40°C至+150°C
  • 器件人體模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 分類等級2
  • 器件充電器件模型 (CDM) ESD分類等級C4B
• 針對功能安全標(biāo)準(zhǔn)
  • 開發(fā)用于功能安全應(yīng)用
  • 在生產(chǎn)發(fā)布時將提供文檔協(xié)助ISO 26262系統(tǒng)設(shè)計
  • 針對系統(tǒng)能力高達(dá)ASIL-D
• 三個N溝道半橋柵極驅(qū)動器
  • 2A/2.5A最大峰值柵極驅(qū)動電流
  • 優(yōu)化用于48V應(yīng)用的電源架構(gòu)
  • 12V/48V分離式電源架構(gòu)
  • 95V直流鏈路電源 (DHCP) 瞬態(tài)絕對最大額定電壓
  • 105V自舉電壓，支持90V MOSFET工作電壓范圍
  • 電荷泵自舉支持100%占空比
• 集成1個 (DRV3256A-Q1) 或3個 (DRV3256-Q1)電流分流放大器
• 集成可配置主動短路 (ASC) 功能
  • 支持低側(cè) (DRV3256A-Q1) 或低側(cè)與高側(cè) (DRV3256-Q1/DRV3256B-Q1) ASC
  • 支持高側(cè)和低側(cè)ASC
  • 可提供器件引腳控制
  • 故障處理能力
• 帶CRC的串行外設(shè)接口 (SPI)
• 支持3.3V和5V邏輯輸入
• 先進(jìn)的保護(hù)特性
  • 電池電壓監(jiān)控器
  • MOSFET VDS過流監(jiān)測器
  • Rshunt 過流監(jiān)測器
  • MOSFET VGS 柵極故障監(jiān)測器
  • 模擬內(nèi)置自檢
  • 內(nèi)部穩(wěn)壓器和時鐘監(jiān)控器
  • 器件過熱報警和關(guān)斷
  • 故障狀態(tài)指示器引腳

簡化示意圖

德州儀器DRV3256-Q1汽車級三相柵極驅(qū)動單元(GDU)技術(shù)解析

一、產(chǎn)品概述與核心特性

德州儀器(TI)的DRV3256-Q1是一款專為48V汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計的高度集成三相柵極驅(qū)動單元(GDU)，具有以下突出特點(diǎn)：

• ?汽車級認(rèn)證?：
  • AEC-Q100 Grade 0認(rèn)證（-40°C至+150°C環(huán)境溫度）
  • HBM ESD Class 2，CDM ESD Class C4B
  • 功能安全符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)支持ASIL D等級
• ?功率驅(qū)動能力?：
  • 三相N溝道半橋柵極驅(qū)動
  • 2A峰值源電流/2.5A峰值灌電流
  • 支持90V MOSFET工作電壓范圍(105V自舉電壓)
  • 帶電荷泵的自舉架構(gòu)支持100%占空比PWM控制
• ?高級保護(hù)功能?：
  • 集成可配置主動短路(ASC)功能
  • MOSFET VDS過流監(jiān)測
  • 電流分流放大器監(jiān)測
  • MOSFET VGS柵極故障監(jiān)測
  • 電池電壓監(jiān)測與熱警告/關(guān)斷

二、關(guān)鍵電氣參數(shù)

三、架構(gòu)與工作原理

3.1 電源架構(gòu)

DRV3256-Q1采用12V/48V雙電源架構(gòu)：

• 12V為控制電路供電
• 48V(20V至90V范圍)為功率級供電
• 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換器為柵極驅(qū)動提供偏置電壓

3.2 主動短路(ASC)功能

• 支持低邊(DRV3256A-Q1)或高低邊(DRV3256-Q1/B-Q1)主動短路
• 通過nASCIN引腳或SPI控制
• 可在<1μs內(nèi)響應(yīng)系統(tǒng)故障
• 無需外部元件實(shí)現(xiàn)電機(jī)短路制動

3.3 電流檢測

• 集成1x(DRV3256A-Q1)或3x(DRV3256-Q1)電流分流放大器
• 支持低邊電阻電流檢測
• ±1%增益精度(典型值)

四、典型應(yīng)用設(shè)計

4.1 48V電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

?關(guān)鍵元件選型?：

1. ?功率MOSFET?：
   • 推薦VDS額定值≥100V
   • Qg<100nC以優(yōu)化開關(guān)損耗
2. ?自舉二極管?：
   • 反向電壓≥100V
   • 快速恢復(fù)時間(<50ns)
3. ?電流檢測電阻?：
   • 功率等級需滿足最大電流
   • 低電感布局減小測量誤差

?PCB布局要點(diǎn)?：

• 功率回路面積最小化(高邊MOSFET→電感→輸出電容→地)
• 柵極驅(qū)動走線短且對稱
• 電流檢測走線采用開爾文連接
• 裸露焊盤充分焊接至PCB地平面

五、保護(hù)機(jī)制詳解

1. ?VDS過流保護(hù)?：
   • 監(jiān)測MOSFET導(dǎo)通電阻壓降
   • 可編程閾值與消隱時間
2. ?電流分流監(jiān)測?：
   • 檢測分流電阻兩端電壓
   • 獨(dú)立比較器提供快速保護(hù)
3. ?熱管理?：
   • 125°C開始熱調(diào)節(jié)(降低驅(qū)動電流)
   • 166°C典型熱關(guān)斷閾值
4. ?故障指示?：
   • nFAULT引腳提供故障狀態(tài)
   • SPI寄存器存儲詳細(xì)故障信息

六、應(yīng)用場景

DRV3256-Q1非常適合以下汽車48V電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用：

1. ?動力總成系統(tǒng)?：
   • 皮帶式啟動發(fā)電機(jī)(BSG)
   • 電動渦輪增壓器
   • 變速箱執(zhí)行機(jī)構(gòu)
2. ?底盤系統(tǒng)?：
   • 電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)
   • 主動懸架電機(jī)
3. ?熱管理系統(tǒng)?：
   • 電子冷卻水泵
   • HVAC壓縮機(jī)驅(qū)動

七、器件選型指南